Le filament 3D dans tous ses états

Sur: Tuesday, November 20, 2018

Pour commencer ses prints 3D, il faut d’abord savoir quel matériau utiliser. Le choix de matériau dépendra des caractéristiques et propriétés que l’on souhaite donner à la pièce à imprimer.

L’impression 3D voit naître chaque jour de plus en plus de matériaux nouveaux et innovants, l’offre est tellement vaste qu’on ne sait où donner de la tête.

 

 

Les filaments d’impression dernières technologies

Pour commencer ses prints 3D, il faut d’abord savoir quel matériau utiliser. Le choix de matériau dépendra des caractéristiques et propriétés que l’on souhaite donner à la pièce à imprimer.

L’impression 3D voit naître chaque jour de plus en plus de matériaux nouveaux et innovants, l’offre est tellement vaste qu’on ne sait où donner de la tête.

Chaque procédé de fabrication additive fonctionne avec son propre type de matériau, ainsi pour l’impression à stéréolithographie (SLA) on préconisera l’utilisation de résines, pour le frittage laser ce sera des poudres thermoplastiques et pour l’impression à dépôt de filament (FDM) on utilisera généralement le PLA, mais aussi l’ABS, le HIPS, le CPE, le Nylon, le Flexible… Vous l’aurez compris, la liste n’est pas encore finie que l’on s’y perd déjà !

5D-Normandie vous propose le glossaire des matériaux de la fabrication additive par dépôt de filament :

Filament PLA

Filament PLA

(Acide polylactique) : matière plastique dont la matière première est d’origine végétale (amidon de maïs, racine de manioc, betterave). C’est le matériau le plus communément utilisé dans l’impression 3D : il est facile à imprimer, avec une bonne qualité visuelle et est conçu pour des impressions rigides et solides.
Autres caractéristiques et avantages, il est biosourcé et biodégradable, sans odeur.

  • Robustesse : élevée | Flexibilité : faible | Durabilité : moyenne
  • Difficulté d’utilisation : faible
  • Température d’impression : 180 – 230 °C
  • Température du plateau chauffant : 20 – 60 °C (mais facultatif)
  • Rétrécissement/déformation : minimal
  • Soluble : non
  • Post-traitement : papier de verre / peinture acrylique

Nous vous conseillons d’utiliser le PLA dans le cadre d’impressions qui n’ont pas vocation à être tordu, plié, résister à des températures élevées (plus de 60 °C) ou des chocs à répétition ; en effet les pièces pourraient se briser lors de chutes ou fondre.
Il reste le filament le plus respectueux de l’environnement.

 Filament ABS

 
 

Filament  ABS

(Acrylonitrile butadiène styrène) : matière plastique pour remplacer le PLA quand on veut rendre sa pièce plus solide et supportant des contraintes température plus élevées. Il possède les mêmes qualités que le PLA. En revanche lors de l’impression, il existe un risque d’émanation de fumées. Imprimez donc dans un endroit bien aéré et ventilé.

  • Robustesse : élevée | Flexibilité : moyenne | Durabilité : haute

  • Difficulté d’utilisation : moyenne

  • Température d’impression : 210 – 250 °C

  • Température du plateau chauffant : 80 – 110 °C

  • Rétrécissement/déformation : considérable

  • Soluble : esters, cétones et acétones

  • Post-traitement : Acétone

Nous vous conseillons d’utiliser l’ABS pour l’impression de pièces qui, contrairement au PLA, seront souvent manipulées, tomberont ou seront chauffées ; comme par exemple les coques de téléphone, les jouets, des outils ou encore des boitiers électriques.

 

 

  Gauche : ABS + post-traitement vapeur acétone - Droite : PLA sans post-traitement (Source : 3DPrintingCanada)

 

 

 

Filament NYLON

Matière possédant de bonnes propriétés mécaniques, une bonne résistance aux chocs. Le nylon a une mauvaise résistance à l’humidité et il peut être parfois confronté à des problèmes d’adhérence entre les couches superposées, il est donc sujet au warping.

  • Robustesse : élevée | Flexibilité : haute | Durabilité : haute
  • Difficulté d’utilisation : moyenne
  • Température d’impression : 240 – 260 °C
  • Température du plateau chauffant : 70 – 100 °C
  • Rétrécissement/déformation : considérable
  • Soluble : non

Nous vous recommandons de l’utiliser dans des pièces mécaniques et fonctionnelles. Il reste le filament le plus utilisé dans le monde de l’industrie (automobile, médicale…)

 

 

 

Impression PETg (Source : Hello3D)

 

 

 

 

Filament PET

(Polyéthylène Téréphtalate) : le plus utilisé au monde, il sert par exemple à la conception des bouteilles d’eau. Pour l’impression 3D on se servira non pas du PET brut, mais du PETg (le g pour glycol, ajouté au PET pour le rendre moins cassant). LE PETg se raye, absorbe l’humidité et est collant durant l’impression comme le Nylon, donc sujet au warping.

  • Robustesse : élevée | Flexibilité : moyenne | Durabilité : haute
  • Difficulté d’utilisation : faible
  • Température d’impression : 220 – 250 °C
  • Température du plateau chauffant : 50 – 75 °C
  • Rétrécissement/déformation : minimal
  • Soluble : non

Ce filament est idéal pour la conception de pièces mécaniques ou d’imprimantes, car il est à la fois flexible, robuste et résiste extrêmement bien aux chocs.

 

 

 Impression TPE (Source : RigidInk)

 

 

 

Filament TPE

(élastomère thermoplastique) : est un matériau aux propriétés mécaniques élastiques, il est donc très flexible. Il est généralement utilisé pour les impressions molles et étirables. Il n’est pas toujours facile de le manipuler, contrairement au PLA et à l’ABS.

  • Robustesse : moyenne | Flexibilité : très haute | Durabilité : très haute
  • Difficulté d’utilisation : moyenne (TPE, TPC), faible (TPU)
  • Température d’impression : 210 – 230 °C
  • Température du plateau chauffant : 30 – 60 °C (mais facultatif)
  • Rétrécissement/déformation : minimal
  • Soluble : non

Il sera adapté aux impressions qui doivent être fortement contraints, pliés, compressés et étirés. Il est généralement utilisé pour l’impression de pièces d’assemblage, de courroies, d’objets fonctionnels mais ne pas oubliés d’objets visuels (art, design, pièce esthétique…).

 

 

 

HIPS (remplissage de couleur blanche) (Source : All3DP)

 

 

 

 

Filament HIPS 

(High-Impact Polystyrene ou Polystyrène choc) et PVA (Polyacétate de Vynile) : deux matériaux servant généralement aux supports (ou raft) des pièces à imprimer (les supports évitent aux pièces de s’effondrer durant l’impression). Ils se dissolvent tous les deux dans l’eau ou un bien à l’aide d’un solvant. L’utilisation de ces matériaux laisse une pièce intacte (pratique pour les moins minutieux). Attention toutefois à n’utiliser que des matériaux avec les mêmes températures de fusion, comme par exemple l’ABS (HIPS - PVA), le PLA (PVA) et le Nylon (PVA).

  • Robustesse : moyenne | Flexibilité : faible | Durabilité : moyenne
  • Difficulté d’utilisation : moyenne, uniquement avec des imprimantes 3D à double-extrudeur
  • Température d’impression PVA : 190 – 210 °C
  • Température d’impression HIPS : 220 – 260 °C
  • Température du plateau chauffant : 60 – 110 °C pour le HIPS, optionnel pour le PVA
  • Rétrécissement/déformation : sujet au warping
  • Soluble : oui (eau – solvant)

Ces matériaux sont utilisés, combinés à d’autres matériaux avec une température de chauffe similaire, pour créer des supports (comme par exemple pour imprimer des bras de figurines quand les angles sont trop raides. Cela permet de limiter le post-traitement de la pièce finie, puisqu’il ne suffira plus que de l’immerger dans de l’eau ou un solvant pendant plusieurs heures.

On retrouve le PVA dans le design, l’industrie et la mécanique (pièces complexes).

Le HIPS quand à lui, peut aussi s’utiliser seul, car il est très robuste et facile à poncer et peindre.

 

 

 

 

Impression polycarbonate

 

 

 

Filament PC

(Polycarbonate) : c’est le matériau le plus solide de tous, il peut être une alternative intéressante à l'ABS car les propriétés sont assez similaires. Il résiste très bien aux chocs et à la chaleur. On l’utilise généralement car il est transparent et contrairement au plexiglas ou à l’acrylique qui se fissurent quand ils subissent une pression, lui a la capacité d’être courbé.

  • Robustesse : très élevée | Flexibilité : moyenne | Durabilité : très haute
  • Difficulté d’utilisation : moyenne
  • Température d’impression : 270 – 310 °C
  • Température du plateau chauffant : 90 – 110 °C
  • Rétrécissement/déformation : considérable
  • Soluble : non

Il est utilisé dans l’industrie automobile, aérospatiale, pour des prototypes fonctionnels. On le recommande plutôt aux professionnels de l’impression 3D, car les pièces sont sujettes au décollement des couches.

Après avoir présenté les principaux filaments plastiques utilisés pour l’impression 3D, allons voir du côté des filaments ludiques.

Ce qui nous intéressait concernant les filaments plastiques basiques, c’était leurs propriétés mécaniques (la robustesse, la durabilité et la flexibilité) et de vous conseiller sur leurs différents domaines d’application.  

Les filaments que l’on voulait vous faire découvrir, sont quant à eux très originaux et innovants : de part leur texture, leur composition, leur touché et pleins d’autres paramètres !

 

 

 

 

1 – Le BOIS

Eh oui ! Il vous est dorénavant possible d’imprimer des objets qui ressemblent au bois, qui ont le même touché…. Mais qui n’en sont pas tout à fait. En effet, on parlera plutôt de PLA mélangé à de la fibre de bois : de l’ébène, du saule, du pin, du bouleau, mais aussi du bambou, du cerisier, du liège et même du cocotier !
Ces filaments sont relativement accessibles, mais nécessitent une attention toute particulière concernant la température de chauffe (pour ne pas se retrouver avec des pièces à l’aspect « bois brûlé »).
On préconise l’utilisation de ce filament pour des pièces ESTHETIQUES, qui trôneront fièrement dans votre maison/appartement ou sur votre bureau

 

 

 

2 – Les RECYCLES

 

Ce sont des filaments respectueux de l’environnement : en effet, pour ceux qui impriment régulièrement en 3D, vous aurez remarqué que nous jetons les supports… Quand la pièce n’a pas le rendu souhaité, en général, elle finit aussi à la poubelle. Les filaments biodégradables visent à stopper ce gaspillage.
On s’en servira lors d’impressions qui n’ont pas de critères techniques particuliers à respecter, comme les prototypes.
Il existe des filaments fabriqués avec des pneus, qui ont les mêmes propriétés physiques et mécaniques que le pneu d'origine.

  

3 – Les METAUX

Comme les filaments bois, ce ne sont pas réellement des filaments métaux, mais du PLA ou de l’ABS mélangé à des poudres métalliques. Elles vous donneront des pièces brillantes et avec le poids d’un objet en métal, puisque le matériau sera beaucoup plus dense que le PLA ou l’ABS pur (10 fois plus).

Il existe un grand nombre de variétés : le laiton, le cuivre, l’acier, le bronze, l’aluminium ou encore le fer. On peut également les patiner, les poncer et les polir, comme de vrais métaux.

LE VERRE METALLIQUE IMPRIME EN 3D https://3dprint.com/227379/3d-printed-metallic-glass-demonstrates-benefits/

 

 

 

4 – Les CONDUCTEURS

Ces filaments résultent d’un mélange entre le PLA ou l’ABS et des particules de carbone. Ils laissent donc passer le courant, et permettent d’imprimer des circuits électriques à basse tension. On peut créer toute sorte de projets, comme des pavés tactiles, des manettes de jeux vidéo, des guirlandes de LED… Aussi bien pour l’électronique, l’informatique ou la déco, c’est un vrai régal !

 

 

 

5 – Les MAGNETIQUES

Ces filaments ci sont constitués d’ABS ou de PLA et on y ajoute de la poudre de fer ! A noter qu’ils pourront coller à des aimants, mais ne seront pas eux-mêmes des aimants et ne sont pas conducteurs. On peut aussi donner un aspect rouillé à l’impression en ponçant sa surface puis en la plongeant dans de l’eau salée.

Le filament non imprimé est très cassant, et la pièce finie l’est un peu moins.

 

 

 

6 – Les PIERRES

Les filaments pierre, fonctionnent sur le même principe que les filaments métal, conducteur et magnétiques, ils sont composés quant à eux de poudre de pierre ; ils imitent : le sable, le marbre, le béton, la brique, le granite, la terre cuite, l’argile… Et sont totalement adaptés pour l’impression de pièces de décoration ou bien de projets et miniatures architecturaux.

 

 

 

7 – Les LUMINEUX

                              

Nous avons appelé cette gamme « filament LUMINEUX » car tous jouent avec les notions de lumière, qu’ils soient réactifs aux UV, à la chaleur, ou simplement transparents, on vous en donne quelques exemples :

Les photosensibles : ils réagissent aux UV et sont réfléchissants (comme les gilets jaunes de sécurité)

Les thermosensibles : ils changent de couleur selon les températures (à l’image des mugs magiques !)

Les phosphorescent : ils brillent dans le noir et sont plutôt amusants

Les très transparents : en général du PETG, qui laisse passer la lumière

 

 

 

 

8 – Les ORIGINAUX

Dans cette catégorie, nous avons voulu vous présenter les autres filaments, qui sont amusants et ludiques car ils sont fabriqués avec des matières toutes plus originales les unes que les autres. Il y a ceux fabriqués avec :

Du café : totalement écologique, il est constitué d’un mélange de PLA et de marc de café recyclé.

                                          

Du chanvre : bien que connu pour son utilisation à des fins récréatives, le chanvre est aussi reconnu pour son utilisation dans le textile, l’agroalimentaire ou la cosmétique. Il est similaire au PLA et une belle couleur marron aux reflets pailletés.

                             

De la bière : issu des déchets résultants du processus de brassage de bière (drêche), ce filament est de couleur dorée, chaude et ambrée.

                                                    

Du lin : comme son nom l’indique, ce filament est fabriqué à base de graines de lin, il est biosourcé et biodégradable.

Des algues : élaborés avec des algues nuisibles issues de l’aquaculture et de la prolifération de celles-ci dans les lacs et les étangs, ces filaments allient respect de l’environnement et équilibre de l’écosystème

Des cendres : à base de cendres de papiers brûlés, il confère aux impressions une variété de nuances de gris. Ce filament s’appelle le filament réincarnation, plutôt sympa pour Halloween !

A sculpter : ce matériau qui durcit à l'air libre peut être sculpter ! C'est à dire qu'après l'impression il est possible de le travailler, de le retravailler et même d'en corriger les défauts d'impression.

Des coquilles d’huître et de moule : même principe que pour les autres impressions, ces filaments sont composés de polymère biodégradable auquel on ajoute de la poudre de coquilles d’huitre ou de moule pour les rendre plus solides.

  

 

 

Et pour finir, quelques tests d'impression en filaments 3D réalisés spécialement pour vous dans les locaux de 5D Normandie :

 

 

 

Premier essai : Impression en PE-hd (Polyéthylène haute densité) est un matériau dont il faut exploiter les caractéristiques techniques. Il est généralement utilisé pour les bouchons et les bouteilles de lait. Il est possible de l'exposer aux contacts alimentaires. Au toucher, la surface est rugueuse. Le vase est solide et légèrement déformable, voilà pourquoi on vous conseille de tester ces capacités.

 

Second essai : Impression en PE-hd comme précédemment, sauf que cette impression est plus translucide, un peu plus souple et beaucoup plus douce, voir "glissante" au toucher. Nous préciserons que pour imprimer le PE-hd, on doit chauffer le filament à environ 250°C et le plateau aux alentours de 50-60°C.

 

Troisième essai : Impression en PLA cuivre, avec rendu très esthétique, le vase est solide et brillant.

 

Quatrième essai : Impression en PLA acier, le rendu final de l'impression est lui aussi très esthétique, la pièce est lisse, brillante voir légèrement pailletée.

 

Cinquième essai : Impression PLA coquilles Saint-Jacques, vase très solide, parsemé de petits grains de coquilles, laissant passer la lumière mais la matériau est tout de même opaque.

 

Sixième essai : Impression PLA coquilles de moule, le rendu final tire sur le orangé (elle contient elle des petits grains noirs, marron et orange), la pièce finie également très solide et lisse.

 

Septième et dernier essai : Impression PLA rouge métallisé, le vase à la couleur de l'armure d'IronMan, elle est solide, très brillante comme ces consoeurs en PLA Métaux.

 

Petit rappel : pour imprimer ces vases sur la Zortrax M200, nous avons du jouer avec les réglages d'impression ; je m'explique. Ces filaments sont des génériques, leurs températures de chauffe ne sont donc pas pré-enregistrées dans les paramètres de la Zortrax. Nous vous conseillons donc (si vous utilisez une Zortrax M200) :

- Température d'extrusion : 195°C

- Température du plateau : 50-60°C ou froid

- Vitesse d'impression : 30-100 mm/s

 

 

Tous ces filaments sont disponibles chez 5D Normandie, dans la catégorie consommables !