Le filament pour l’impression 3D est le matériau utilisé pour créer des objets en trois dimensions à l’aide d’une imprimante 3D. Voici quelques informations essentielles à son sujet :
- Composition : Le filament est généralement constitué de plastique, de polymères ou de matériaux composites. Les types de filaments les plus courants incluent le PLA, l’ABS, le PETG, le TPU et bien d’autres.
- Processus d’impression : Lors de l’impression 3D, le filament est chauffé jusqu’à sa température de fusion dans la tête d’extrusion de l’imprimante. Il est ensuite déposé couche par couche pour former l’objet souhaité.
- Variété de couleurs et de propriétés : Les filaments sont disponibles dans une large gamme de couleurs, ce qui permet de créer des objets personnalisés. Chaque type de filament a ses propres propriétés, comme la résistance, la flexibilité, la transparence, etc.
- Stockage et manipulation : Pour garantir la qualité de l’impression, il est important de stocker correctement le filament dans un endroit sec et à l’abri de la lumière. Évitez également de le plier ou de le tordre pour éviter toute déformation.
Le PLA
Le filament type PLA (acide polylactique) est un matériau de plastique biodégradable et écologique fréquemment utilisé pour l’impression 3D. Il est fabriqué à partir de matières premières renouvelables telles que le maïs et le sucre de betterave. Comparé à d’autres matériaux synthétiques à base de pétrole, le PLA est considéré comme facile à utiliser pour les débutants en impression 3D. Voici quelques points clés à retenir sur le PLA :
- Facilité d’utilisation : Le PLA nécessite peu de réglages pour la plupart des imprimantes 3D courantes et offre une bonne finition de surface. C’est pourquoi il est souvent recommandé pour les débutants.
- Température de fusion basse : Le PLA a une température de fusion relativement basse, généralement entre 180°C et 220°C. Cette caractéristique permet d’éviter des problèmes tels que le gauchissement (warping).
- Écologique : Fabriqué à partir de ressources renouvelables, le PLA est un choix plus durable par rapport à d’autres plastiques synthétiques comme l’ABS.
- Fragilité : Cependant, le PLA est plus fragile que l’ABS ou le PETG. Il peut se déformer ou se fissurer lorsqu’il est exposé à des températures élevées ou à des charges importantes.
- Prix abordable : Le PLA est la matière d’impression 3D la plus économique, avec des bobines disponibles pour moins de 20 euros le kilo.
En résumé, le PLA est idéal pour des applications nécessitant une finition de surface propre, mais il n’est pas adapté aux applications nécessitant une forte résistance mécanique et thermique12.
L'ABS
Le filament type ABS, bien que moins solide et moins rigide que le PLA, est un matériau plus résistant et plus léger, mieux adapté à certaines applications qui dépassent le cadre purement amateur. En effet, l’ABS est un peu plus durable, environ 25 % plus léger, et possède une résistance aux chocs quatre fois plus élevée que le PLA. Cependant, l’impression avec l’ABS demande plus d’efforts que le PLA, car il est plus résistant à la chaleur et a tendance à se déformer. Pour réussir l’impression en ABS, vous aurez besoin d’un plateau chauffé et d’une extrudeuse plus chaude, généralement de 40 à 50 degrés Celsius. Il est important de noter que l’ABS n’est en aucun cas un plastique résistant à la chaleur, mais il présente une température de déflexion de la chaleur supérieure à celle du PLA et du nylon.
En raison de sa durabilité accrue par rapport au PLA, l’ABS est bien adapté à certaines applications plus pratiques, telles que le prototypage et la fabrication de pièces à usage final à faible contrainte.
Le nylon
Le filament type Nylon est un matériau technique utilisé en impression 3D. Voici quelques informations importantes à son sujet :
Souplesse et Durabilité :
- Le filament nylon est souple et durable, mais moins rigide que le PLA et l’ABS.
- Sa malléabilité lui confère une robustesse supérieure aux deux autres, avec une résistance aux chocs dix fois plus élevée que celle de l’ABS.
Résistance Chimique :
- Le nylon présente une bonne résistance chimique, ce qui le rend adapté à des applications plus industrielles.
Précautions d’Impression :
- Comme pour l’ABS, l’impression du nylon nécessite des précautions supplémentaires.
- Il doit être extrudé à des températures élevées.
- En raison de sa tendance à absorber l’humidité de l’air, il doit être conservé dans une boîte étanche.
Température d’Impression :
- Pour imprimer du nylon, il est essentiel de maintenir une stabilité de la température dans la zone d’impression.
- L’utilisation d’un caisson est donc recommandée.
Le nylon est en effet plus solide et plus résistant aux produits chimiques que l’ABS et le PLA, cependant, sa rigidité moindre et son manque de solidité limitent son utilisation dans le secteur de la fabrication. Malgré ses avantages en termes de résistance chimique et de robustesse, il n’est pas aussi largement adopté que d’autres matériaux.
Des progrès ont néanmoins été réalisés sur ce filament et le rajout de fibres commencent à le rendre intéressant.
Le PET-G
Le PETG (polyéthylène téréphtalate glycol) est un thermoplastique largement utilisé dans le domaine de l’impression 3D. Voici quelques caractéristiques importantes à connaître
Origine et Composition :
- Le PETG est issu de la combinaison du PET (polyéthylène téréphtalate) et du glycol.
- Le PET, développé en 1941, était initialement utilisé pour fabriquer des fibres textiles en remplacement du coton.
- En 1976, il a été employé pour créer des bouteilles rigides pour les boissons gazeuses, la bière et l’eau minérale.
Améliorations par Copolymérisation : - Le PETG est obtenu par copolymérisation du PET.
- L’ajout de cyclohexane diméthanol (CHDM) au lieu d’éthylène glycol permet d’obtenir un bloc d’atomes plus long.
- Cela réduit la cristallisation, rendant le matériau plus translucide et abaissant son point de fusion.
- Ces caractéristiques en font un choix idéal pour créer des pièces résistantes et faciles à thermoformer ou à extruder.
Utilisation en Impression 3D: - Le PETG est de plus en plus utilisé dans l’impression 3D FDM/FFF en raison de sa facilité d’extrusion et de sa stabilité thermique.
- Contrairement au PET, il ne devient pas nébuleux et fragile lors de l’échauffement, ce qui en fait un matériau plus adapté pour l’impression 3D.
Autres Filaments Apparentés :
D’autres copolyesters dérivés du PET présentent des propriétés variées :
- Taulman T-Glase : Grande transparence et haute résistance.
- Taulman Tritan-BluPrint : L’un des filaments de copolyester les plus solides du marché.
- Taulman T-Lyne : Grande flexibilité et surface non glissante.
- Taulman Guidel!ne : Certifié FDA pour les récipients alimentaires.
- CPE HG100 : Résistance à l’environnement froid, aux agents chimiques et haute résistance mécanique.
Le TPU
Le filament TPU est un matériau flexible et résistant, utilisé pour l’impression 3D de pièces souples et élastiques. Il a des propriétés mécaniques avancées, comme une forte résistance à l’usure, aux huiles, aux chocs et aux coupures. Il a aussi une excellente cohésion de couche, ce qui assure une bonne homogénéité de la pièce imprimée.
Pour imprimer avec du filament TPU, il faut respecter quelques conseils, comme :
- Utiliser une buse de 0.4 mm ou plus, pour éviter les bouchages.
- Réduire la vitesse d’impression, pour éviter les problèmes de rétractation et de déformation.
- Augmenter la température d’extrusion, entre 210°C et 240°C, selon le fabricant du filament.
- Désactiver le ventilateur de refroidissement, pour favoriser l’adhésion entre les couches.
- Utiliser un plateau chauffant, entre 40°C et 60°C, avec un revêtement adhésif, comme du ruban adhésif ou du spray.
Le filament TPU peut être utilisé pour de nombreuses applications, comme des joints, des amortisseurs, des semelles, des coques de protection, des bracelets, des pneus, etc.
Il offre une grande versatilité et une possibilité de personnalisation grâce à l’impression 3D.
Le filament ASA
L’ASA (Acrylonitrile Styrène Acrylate) est un thermoplastique utilisé en impression 3D. Voici quelques caractéristiques essentielles de l’ASA :
- Composition : L’ASA est similaire à l’ABS, mais avec une différence clé : il s’agit d’un élastomère acrylique, tandis que l’ABS est un élastomère de butadiène. Il est disponible sous forme de filaments pour l’impression 3D FDM / FFF.
- Propriétés :
- Résistance mécanique : L’ASA combine robustesse et résistance aux chocs, ce qui le rend adapté pour des pièces finales.
- Résistance aux rayons UV : Contrairement à l’ABS, l’ASA ne se décolore pas facilement en cas d’exposition prolongée au soleil.
- Résistance à l’eau : Il conserve ses propriétés même dans des conditions défavorables.
- Finition de surface : L’ASA offre une bonne finition, idéale pour les pièces visibles.
- Applications : L’ASA est utilisé pour fabriquer des objets du quotidien, des installations électriques, des pièces automobiles et plus encore.
En impression 3D, l’ASA fond entre 245 et 260°C et est plus facile à imprimer que le PLA et l’ABS.
Le filament en fibre de carbone
La fibre de carbone est un matériau qui a révolutionné l’impression 3D en offrant de nouvelles possibilités. Voici tout ce que vous devez savoir à son sujet :
- Composition : La fibre de carbone est constituée d’une longue chaîne d’atomes de carbone interconnectés, mesurant généralement entre 5 et 10 micromètres de diamètre. Elle est rarement utilisée seule, mais plutôt combinée avec d’autres matériaux pour former des composites. Ces composites associent un polymère à des fibres de carbone, créant ainsi des pièces plus solides et légères, avec une rigidité accrue.
- Propriétés mécaniques : Les composites en fibre de carbone surpassent presque tous les autres plastiques en termes de ténacité et de résistance à la température. Ils sont utilisés dans des secteurs tels que l’aérospatial, l’automobile, le militaire et le génie civil.
- Filaments en fibre de carbone : Plusieurs filaments populaires sont disponibles avec un remplissage en fibre de carbone, notamment le PLA, le PETG, le nylon, l’ABS et le polycarbonate. Ces filaments sont extrêmement solides, renforçant la résistance et la rigidité tout en réduisant le poids total des pièces.
- Avantages :
- Résistance et rigidité : La fibre de carbone est cinq fois plus résistante que l’acier et deux fois plus rigide, tout en étant plus légère.
- Conductivité thermique : Elle dissipe la chaleur efficacement.
- Stabilité dimensionnelle : Elle conserve sa forme même sous contrainte.
- Résistance à la corrosion et aux produits chimiques : Idéale pour des environnements exigeants.
En somme, la fibre de carbone est un choix judicieux pour des applications nécessitant des performances optimales.
Le filament HIPS
Le filament HIPS (High Impact Polystyrene) est un matériau utilisé en impression 3D. Voici quelques informations essentielles à son sujet :
- Composition : L’HIPS est un polystyrène résistant aux chocs. Il est souvent utilisé comme matériau de support dans les impressions 3D. Contrairement à l’ABS, il se dissout facilement dans du D-Limonene.
- Propriétés :
- Résistance mécanique : L’HIPS combine robustesse et résistance aux chocs.
- Finition lisse : Le rendu est plus propre qu’avec de l’ABS ou du PLA.
- Facilité de post-traitement : Il se ponce, se perce ou se coupe aisément.
- Utilisation : On l’utilise pour la fabrication d’objets techniques, d’emballages de protection et de conteneurs.
- Dissolution : L’intérêt majeur de l’HIPS réside dans sa possibilité de dissolution. On peut imprimer une pièce en ABS avec des supports en HIPS, puis plonger le tout dans du D-Limonene. Après quelques jours, l’HIPS se dissout, laissant la pièce finale sans marques ni traces.
Filament idéal dans le cadre de pièces prototypes et/ou techniques.
Le filament Polycarbonate - PC
Le polycarbonate (PC), plus connu sous son acronyme PC, est un matériau réputé pour sa résistance à l’impact et sa transparence. C’est un thermoplastique à la fois léger et solide, idéal pour de nombreuses applications professionnelles.
Voici quelques caractéristiques essentielles du polycarbonate :
- Composition : Le polycarbonate est obtenu par polycondensation de bisphénol A et de phosgène. Il présente de nombreuses caractéristiques prisées par certaines industries. Il est notamment résistant aux chocs, aux rayures et à la chaleur. De plus, il est transparent et beaucoup moins dense que le verre, ce qui lui confère d’excellentes propriétés optiques.
- Utilisation : Le polycarbonate est principalement extrudé sur des machines FDM (Fused Deposition Modeling). Il est disponible majoritairement sous forme de filaments. Il est utilisé pour la fabrication d’objets techniques, d’emballages de protection et de conteneurs.
- Impression 3D : Le polycarbonate nécessite une température d’extrusion comprise entre 260°C et 290°C (voire 320°C pour certains filaments) et la présence d’un plateau chauffant, au moins à 110°C. Il est essentiel d’avoir une bonne adhérence au plateau pour éviter le phénomène de warping. L’utilisation d’un revêtement BuildTak peut améliorer l’adhérence de la première couche.
Attention, une enceinte fermée est chaudement recommandé car très sensible aux variations de température et à la déformation.
Le filament PC est à réserver au applications exigeantes.