Ce guide a pour but d’aider les utilisateurs d’imprimantes 3D à choisir le filament adapté à leurs besoins. Rédigé par Filimprimante3D, expert en consommables pour imprimantes 3D depuis 2013, cet article offre des clés de sélection des matériaux pour l’impression 3D. Il faut donc le lire attentivement pour bien comprendre comment choisir le bon matériau. Toute reproduction sans autorisation est strictement interdite.
Différences entre pièces rigides, souples et élastiques
Pour choisir le bon plastique pour l’impression 3D, il est important de considérer le comportement élastique de la pièce que vous voulez créer. Selon que vous ayez besoin d’une pièce rigide, souple ou élastique, différents types de plastiques conviendront. Par exemple, pour une pièce rigide comme un boîtier de télécommande TV, des matériaux tels que le PLA, l’ABS ou le PET-G seront adaptés. Pour une pièce souple comme un flacon de shampoing, le nylon ou le polypropylène sont des options à envisager. Enfin, si vous avez besoin d’une pièce élastique comme une coque de protection de téléphone, les plastiques TPU et TPS seront plus appropriés. Ces choix permettront d’obtenir des résultats conformes à vos attentes en termes de comportement mécanique et physique.
Filaments pour impressions en 3D solides
Les types de matériaux pour l’impression 3D
Les performances des machines
La question du choix du matériau pour l’impression 3D n’a pas de réponse facile. Chaque matériau a ses avantages et inconvénients en termes de résistance à l’impact, à la flexion et à la traction. Le PLA manque de résistance à l’impact, tandis que l’ABS manque de résistance à la flexion. Le PET-G est un compromis entre les deux, offrant une alternative équilibrée. Ainsi, le choix dépendra des spécificités mécaniques recherchées pour chaque impression 3D.
Performances thermiques : une analyse simplifiée
Le filament 3D PLA présente de faibles performances thermiques, sa résistance diminue au-delà de 40-50°C. Cela peut provoquer une déformation des impressions et des problèmes d’adhérence au plateau chauffant. Pour améliorer sa résistance thermique, il est possible de recuire certains PLA mais cette pratique est complexe et peut entraîner une perte de cotes ainsi qu’une déformation de la pièce. En revanche, le filament PETG offre une meilleure résistance jusqu’à 60-70°C sans subir les mêmes problèmes de déformation que le PLA. Le filament ABS quant à lui peut résister jusqu’à 70-90°C, ce qui le rend adapté à un large éventail de conditions climatiques.
En règle générale, plus un matériau s’imprime à haute température, plus sa résistance thermique sera forte. Cela se reflète dans les températures d’impression recommandées pour chaque type de filament : environ 200-220°C pour le PLA, 220-240°C pour le PET-G et 240-260°C pour l’ABS.
L’esthétique des pièces
Le PLA offre un rendu de qualité grâce à sa facilité d’impression. Les pièces imprimées sont brillantes avec une apparence satinée. Le PET-G produit des pièces très brillantes, mais met en évidence les défauts comme les cheveux d’ange. En revanche, l’ABS produit des pièces mates qui atténuent l’apparence des couches pour un aspect plus lisse et propre.
Impression facile
Le PLA est le matériau le plus simple à utiliser pour l’impression 3D. C’est idéal pour les débutants car c’est facile à manipuler.
Ensuite, il y a le PET-G qui se situe entre le PLA et l’ABS. Il peut poser des problèmes d’adhérence au plateau, mais cela peut être résolu en utilisant un plateau chauffant et une solution d’adhérence adaptée.
Enfin, l’ABS est réputé difficile à imprimer en raison des problèmes d’adhérence au plateau et entre les couches. Pour imprimer avec de l’ABS, une enceinte fermée est nécessaire pour maintenir une température constante afin de favoriser l’adhérence entre les couches.
Comparaison des matériaux : PLA, PET-G et ABS
Le PLA, l’ABS et le PET-G sont trois matériaux largement utilisés en impression 3D. Chacun a ses propres caractéristiques :
– Le PLA offre un rendu très esthétique et il est facile à imprimer, mais sa résistance à la température et aux chocs est limitée.
– Le PET-G présente un aspect très brillant, une relative facilité d’impression et des performances mécaniques moyennes, ainsi qu’une bonne résistance à la température.
– L’ABS donne un rendu mat, il est difficile à imprimer mais possède une bonne résistance à la température tout en étant moins flexible.
Malgré sa faible résistance à la chaleur, le PLA reste très populaire pour l’impression 3D en raison de sa facilité d’utilisation. Même dans un contexte professionnel où la résistance thermique est essentielle, le filament PLA conserve son intérêt pour les prototypes et les validations de forme.
Applications spécifiques des matériaux purs
Le PLA, le PET-G et l’ABS sont les matériaux de base pour l’impression 3D. D’autres polymères sans charges spécifiques sont aussi utilisés pour des applications particulières.
Le PMMA pour une transparence maximale
Le PMMA est un plastique transparent qui peut être assez difficile à imprimer de manière transparente. Pour obtenir des pièces transparentes, il faut faire beaucoup d’essais, remplir la matière à 100% et ensuite poncer et polir les pièces finies.
Cependant, une fois imprimées correctement, les pièces en PMMA sont solides et résistent bien aux rayons UV.
Résistance améliorée aux produits chimiques avec le PVDF
Le PVDF est un thermoplastique qui permet de fabriquer des pièces résistantes aux produits chimiques tels que les solvants, les hydrocarbures, les acides et les bases. De plus, ces pièces auront une faible friction et pourront supporter des températures élevées. Enfin, le PVDF est hydrophobe, ce qui signifie qu’il n’est pas nécessaire de le sécher avant l’impression.
Filaments pour résister à la chaleur élevée
Les filaments sur le marché offrent une résistance aux hautes températures jusqu’à 100°C sans recuit. Ils peuvent être utilisés sur des imprimantes 3D classiques à des températures de buse inférieures à 300°C.
Augmentation de la résistance aux UV grâce à l’ASA
Les filaments ASA sont très similaires à l’ABS, mais ils offrent une bien meilleure résistance aux rayons ultraviolets. C’est pourquoi on les retrouve souvent dans les habitacles de voiture, car ils sont idéaux pour les applications extérieures.
Polycarbonate: résistance aux chocs et chaleur
– Le filament polycarbonate est utilisé pour renforcer la solidité et la résistance à la chaleur.
– Il nécessite une imprimante technique avec une enceinte fermée.
– La température de buse doit être d’environ 270°C et celle du plateau dépassera les 110°C.
La technologie d’impression 3D est utilisée pour créer des pièces décoratives avec une variété de filaments modifiés. Ces filaments sont conçus pour donner aux pièces un aspect particulier et sont souvent fabriqués à partir d’une base de PLA. Cependant, les pièces imprimées gardent les caractéristiques du PLA, notamment leur faible résistance à la chaleur.
Les fibres de bois
Le filament PLA avec une charge bois donne un aspect et une texture semblables au bois. Utiliser une buse de 0,60 mm pour éviter les obstructions.
Les filaments co-produits : une nouvelle approche de production
Les filaments PLA sont fabriqués à partir de matières qui étaient auparavant considérées comme des déchets. Certains filaments contiennent du blé, du café, ou des coquilles de moule, d’huitre ou de Saint-Jacques.
Les fils métalliques pour un effet brillant
L’ajout de poudre métallique à une base PLA permet de créer des objets avec un aspect métallique, mais cela ne change pas leurs caractéristiques techniques. Généralement, il est nécessaire de poncer et polir les pièces en filament PLA effet métal pour faire ressortir les particules de métal.
Les fibres extrêmement lumineuses
Les filaments de type soie ou satin PLA offrent une brillance intense.
Ils sont disponibles dans une large gamme de couleurs pour créer des objets décoratifs.
Les fils Pantone® : une gamme de couleurs innovante
Pantone® offre une gamme standard de couleurs.
Les filaments Pantone® permettent d’obtenir des objets dans des couleurs précises et reproductibles.
Les filaments mats: une explication simple
– Les filaments PLA MAT produisent des pièces avec peu ou pas de reflet de lumière.
– Ces pièces ont un aspect réaliste et moins « plastique ».
– Ils sont très appréciés dans le domaine architectural.
Filaments imitant la pierre
Sur le marché, on peut trouver des filaments PLA avec un effet pierre. Ces filaments offrent différentes nuances pour créer une apparence de terre cuite ou de granit. Ils présentent intentionnellement des variations de couleurs tout au long de la bobine pour donner plus de réalisme aux pièces produites.
Les fils lumineux
– Les filaments phosphorescents existent en version PLA ou ABS.
– Les pièces produites avec ce type de filament emmagasinent la lumière et la restituent dans l’obscurité.
– Ces filaments peuvent endommager la buse lors de l’impression 3D.
Les fils brillants
– Les filaments spéciaux ajoutent des paillettes à l’impression 3D.
– Ils donnent un effet décoratif aux pièces en PLA.
Les fils métalliques
Les filaments métallisés donnent aux pièces un aspect métallique. Comme les filaments effet bois, pierre ou pailleté, il s’agit d’un effet visuel sans impact sur les propriétés mécaniques ou thermiques.
Des filaments électriquement chargés pour plus de performances
Les polymères sont renforcés avec divers charges pour améliorer leurs performances mécaniques et thermiques. Cela crée des filaments « techniques » souvent mentionnés dans ce contexte.
Les filaments PET-G carbone: une alternative robuste
La première utilisation d’un filament en carbone a abouti à la fabrication d’un filament PET-Carbone. Ceci vise à apporter de la rigidité à la pièce produite, permettant ainsi de réduire sa masse sans compromettre sa solidité. Cela se fait soit en diminuant l’épaisseur des parois, soit en ajustant le taux de remplissage pour obtenir une plus grande rigidité globale.
Filaments ABS renforcés carbone
L’ajout de micro fibres de carbone à l’ABS réduit le warping.
La buse s’usera plus vite avec un filament chargé en carbone.
Il est recommandé d’utiliser une buse renforcée.
Les fibres de nylon au carbone
– Les filaments nylon chargés de carbone donnent des pièces très résistantes et rigides.
– Ils permettent souvent de produire des pièces hautement résistantes à la température (jusqu’à 150°C selon la marque de filament).
Les fibres de polypropylène renforcées de verre
Ce mélange de polypropylène et de fibre de verre crée des pièces très solides et rigides.
Ces types de polymères sont souvent utilisés dans la fabrication de pièces automobiles moulées.
Les fibres ABS Aramide
Les filaments PLA Nano-diamants
Le PLA a une faible résistance à la chaleur.
En ajoutant des nano diamants, on peut obtenir des pièces plus solides face à la chaleur, tout en conservant la facilité d’impression du filament PLA.
Des alliages pour une meilleure performance mécanique
Les filaments peuvent être chargés pour améliorer leur aspect ou leurs performances mécaniques et thermiques. Certains filaments sont composés d’alliages, de mélanges ou de deux polymères avec pour objectif d’optimiser les atouts des matériaux afin d’améliorer les performances globales.
Les filaments PC-ABS: une combinaison de plastique robuste
Les filaments PC-ABS combinent les avantages de l’ABS et du polycarbonate. Certains ont des propriétés ignifuges, ce qui les rend adaptés à une utilisation en sécurité incendie. Les pièces imprimées avec ces filaments sont très solides et offrent un rendu de grande qualité si l’impression est effectuée dans des conditions optimales. Ce mélange de polymères offre un compromis : il est plus facile à imprimer que le polycarbonate pur, plus résistant que l’ABS pur, mais moins résistant qu’un polycarbonate pur.
Les fibres PC-PTFE
Les filaments PC-PTFE sont parfaits pour les applications nécessitant une grande résistance au frottement.
Ils offrent une excellente durabilité aux pièces fabriquées.
Filaments de haute performance
Les filaments « Haute performance » sont conçus pour être utilisés sur des imprimantes 3D professionnelles. Ils nécessitent des températures élevées à la buse et au plateau, ainsi qu’une enceinte fermée avec une atmosphère thermorégulée. Ces filaments s’impriment sur des machines dédiées en raison de leur exigence technique particulière.
Les filaments PEEK: une présentation simplifiée
Le PEEK est largement utilisé dans l’industrie aéronautique. Les filaments PEEK permettent de produire des pièces avec une résistance mécanique et thermique exceptionnelle, ainsi qu’une grande résistance aux agents chimiques. Ces filaments nécessitent une température de buse supérieure à 400°C pour être imprimés.
Les fibres PEKK
Les filaments PEKK sont extrêmement avancés sur le plan technique. Leurs performances mécaniques, thermiques et chimiques leur permettent de remplacer les pièces métalliques. Certains filaments PEKK peuvent être renforcés avec du carbone pour produire des pièces ayant une résistance aux chocs améliorée.
Les filaments PEI: Informations essentielles et mots-clés
– Le filament PEI est un matériau amorphe de la famille des polyimides.
– Il se distingue par sa haute résistance à la chaleur, sa stabilité dimensionnelle et sa capacité à résister à l’abrasion.
– Pour imprimer avec ce filament, il faut utiliser une température de buse supérieure à 350°C.
– Les filaments PPSU sont utilisés dans l’aérospatiale.
– Ce filament amorphe a d’excellentes propriétés de résistance aux fortes températures.
Filaments adaptés à l’impression flexible
Nous avons déjà exploré les filaments pour produire des pièces rigides. Maintenant, intéressons-nous aux filaments pour créer des pièces souples. Contrairement à ce qui a été dit au début, une pièce souple ne peut pas être étirée mais peut être pliée. Par exemple, une bouteille de shampoing peut être pressée au centre pour faire sortir le liquide, mais elle ne peut pas être tirée ou étirée. Les pièces souples sont résistantes aux chocs et peuvent absorber les impacts. Leur souplesse facilite également l’assemblage des pièces produites.
Le nylon : un fil résistant
Le filament nylon, aussi connu sous le nom de filament polyamide (PA), est utilisé pour produire des pièces souples. La souplesse dépend des paramètres d’impression et de la géométrie de la pièce. Par exemple, un cube imprimé en filament nylon avec des paramètres classiques ne sera pas flexible, mais une forme similaire à une règle d’écolier le sera. Le filament nylon lui-même a une certaine souplesse et peut être noué, mais il n’est pas élastique. Il requiert une température d’impression élevée, supérieure à 250°C.
Il existe différentes versions de filament nylon telles que le PA-6, PA-6.6, PA-12, chacune adaptée à des applications spécifiques comme l’usinage ou le moulage. Cependant, l’inconvénient majeur du filament nylon est sa propension à absorber rapidement l’humidité. Avant toute impression, il est nécessaire de chauffer le filament pendant plusieurs heures afin d’éviter les problèmes tels qu’un mauvais rendu de surface.
En résumé :
- La souplesse du filament dépend des paramètres d’impression et de la géométrie de la pièce.
- Le filament nylon nécessite une température élevée pour l’impression (au moins 250°C).
- Différentes versions existent pour des applications spécifiques : PA-6, PA-6.6, PA-12.
- L’inconvénient principal est sa forte absorption d’humidité qui nécessite un chauffage préalable avant impression.
Le filament polypropylène: une nouvelle utilisation du plastique
Le polypropylène, un thermoplastique courant dans la vie quotidienne, est repérable sur les contenants moulés portant le sigle 5 « PP ». Il produit des pièces souples similaire au nylon, mais ne reprend pas l’humidité comme ce dernier. Cependant, il présente une difficulté d’adhérence au plateau, ne collant qu’à lui-même. Il est donc nécessaire de disposer d’une surface d’impression basée sur ce polymère pour faciliter la manipulation avant l’impression.
Impressions élastiques : choix de filaments essentiels
Les filaments pour produire des pièces élastiques sont importants dans l’impression 3D. Ces pièces doivent être souples et capables d’être étirées, tout en conservant un comportement similaire au caoutchouc ou au silicone. Deux types de thermoplastiques sont utilisés pour cela : le TPU et le TPS. Ces matériaux offrent la flexibilité nécessaire pour créer des pièces élastiques avec des propriétés similaires à celles du caoutchouc ou du silicone.
Les filaments TPU : une présentation simplifiée
Le TPU, ou thermoplastique polyuréthane, est un type de filament flexible utilisé pour l’impression 3D. Il existe différentes duretés de filaments, mesurées selon l’échelle Shore. Les filaments ayant une dureté inférieure à 90A nécessitent des équipements spécifiques pour être imprimés car ils risquent de se tasser ou de s’étirer dans le tube bowden. Pour imprimer des filaments plus souples comme le 70A ou le 60A, un extrudeur à double entrainement est nécessaire pour guider étroitement le filament en sortie des engrenages.
L’avantage de l’impression avec du TPU est qu’il n’y a généralement pas de problème d’adhérence au plateau. Les filaments TPU peuvent être imprimés directement sur du verre nu sans nécessiter de plateau chauffant. Cependant, il faut veiller à ce que la distance entre la buse et le plateau ne soit pas trop faible afin d’éviter les difficultés lors du décollage de la pièce.
En résumé :
- Le TPU est un filament flexible utilisé en impression 3D.
- Différentes duretés sont disponibles, mesurées sur l’échelle Shore.
- Pour les duretés inférieures à 90A, des équipements spécifiques sont nécessaires.
- L’impression avec du TPU ne nécessite généralement pas de plateau chauffant et peut se faire directement sur du verre nu.
Les fibres TPS
Le filament TPS est un thermoplastique styrénique. Contrairement au TPU, sa principale particularité réside dans sa texture plus douce et antidérapante. De plus, le TPS absorbe peu l’humidité, ce qui rend la manipulation plus flexible. En ce qui concerne l’impression en fonction de la dureté Shore, elle nécessitera une attention particulière à l’extrusion similaire à celle requise pour les TPU. L’adhérence au plateau sera également différente, car le TPS ne s’accroche pas aussi facilement que le TPU. Ainsi, l’impression du TPS nécessitera éventuellement l’utilisation d’un plateau chauffant et d’une solution d’adhérence supplémentaire si nécessaire.
Filaments pour fabriquer des supports
L’impression 3D FFF consiste à déposer des couches successives de bas en haut pour créer une pièce. Parfois, des structures en porte-à-faux nécessitent des « supports » qui agissent comme des échafaudages pour soutenir l’impression. Ces supports peuvent être fabriqués avec le même matériau que la pièce principale ou avec un matériau spécifique appelé « matériau support ». L’utilisation d’un matériau support distinct permet de produire des pièces plus propres car les supports sont facilement retirables, et cela dépend du choix du matériau en fonction de la pièce principale.
Le filament PVA : une présentation simple en français
Le filament PVA est le premier matériau support disponible pour l’impression 3D de bureau. Il se dissout dans l’eau, et la température de l’eau influe sur sa vitesse de dissolution. Cette méthode prend du temps, mais elle est essentielle pour enlever le support des impressions PLA.
Le filament BVOH est un matériau de support soluble pour l’impression 3D
– Le BVOH est un filament support de nouvelle génération.
– Il s’adapte à une plus grande variété de matériaux.
– Son impression est plus facile que celle du PVA et son retrait également.
Le filament Breakaway INGEO 3D450
Le filament Breakaway INGEO 3D450 se détache facilement, ne nécessite pas d’être trempé et peut être utilisé avec du PLA ou du PET-G.