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Tour d'horizon des différents types de filament


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Il existe de très nombreux types de filaments disponibles pour l’impression 3D, et leur nombre augmente régulièrement.

Le choix du matériau est un des éléments clés de la réussite de vos projets d'impression 3D. Chacun d'eux possèdent des caractéristiques bien spécifiques qui doivent être étudiées afin de sélectionner celles qui correspondent le mieux aux besoins.

Les bobines de filaments existent en 1,75mm et 3mm de diamètre (c’est en fonction du diamètre de votre buse) et en 750gr, 1 kg , 2,5kg, 3kg…, les prix sont très variable suivant le type de matériau, il faut compter une moyenne de 20 à 25€ le kg pour les usages courants non professionnels.

On trouve les bobines de filament un peu partout, Amazon, Cdiscount, des grossistes,…

Je détaille ici les filaments d’usages courants pour les particuliers

Filament PLA

Température d’impression : 180° à 220°

Température plateau : ambiant à 60°

Le filament PLA (Polylactic Acid) est le plastique le plus couramment utilisé en impression 3D. Ce biomatériau à base d’amidon de maïs est idéal pour une majorité des applications de l’impression 3D. L’intérêt de ce matériau PLA aux caractéristiques générales intéressantes est sa simplicité d’utilisation. Ce thermoplastique offre d’excellents comportements lors d’une impression 3D, il s’imprime à des températures relativement faibles, ne pose pas de difficultés d’adhérence (pas de warping), permet de bonnes performances en bridging (capacité de refroidissement rapide en zone de porte-à-faux) et offre une excellente liaison intercouche.

Les filaments PLA sont disponibles en de nombreux coloris, ils conviennent aussi bien aux applications visuelles qu’aux pièces à géométrie complexe.

Les caractéristiques des filaments PLA font de lui une excellente base de fabrication des matériaux dits composites. La majorité des filaments type métaux, bois, pierre utilise une base PLA que l’on vient garnir de ces poussières additives.

De nombreux fabricants développent régulièrement de nouvelles compositions de ce matériau PLA offrant ainsi de nouvelles possibilités à cette gamme : Sans perturbateur endocrinien, résistance plus élevée, FDA (compatible alimentaire), résistant aux hautes températures…

Champs d'applications

Dans le cas de ce filament 3D, la vraie question est : quand ne dois-je pas utiliser un filament PLA ? Comparé aux autres types de filaments 3D, le PLA est fragile. Évitez donc de l’utiliser lorsque que vous imprimez en 3D des objets qui pourraient être pliés, tordus ou qui pourraient tomber souvent, comme les coques de téléphone portable, les jouets souvent manipulés et les outils manuels.

Vous devriez également éviter d’utiliser ce filament 3D pour des objets qui doivent résister à de haute température : il tend à se déformer au-delà de 60 °C. Pour toutes les autres applications, le filament PLA est globalement un bon consommable. Les objets généralement imprimés en 3D avec le filament PLA incluent des modèles, des jouets à faible usure, des pièces de prototypes et des contenants.

  • Pièces non contraintes à des forces mécaniques

  • Décoration, Ustensiles

  • Pièces finies

  • Marketing & communication

  • Modélisme

  • Maquettes d'architecture

Les avantages du PLA

  • Très simple d’utilisation

  • Ne nécessite pas de plateau chauffant (compatibilité avec de multiples imprimantes 3D)

  • Peu soumis aux échecs relatifs à la variation thermique

  • Peu de risque de déformation / Bonne tenue dimensionnelle

  • Qualité d’impression régulière

  • Matériau rigide

  • Large gamme de coloris

  • Post traitement facile : possibilité de polir, vernir et peindre le PLA

  • Accès aux composites et PLA renforcés

Les limites du PLA

  • Peu résistant à la chaleur (se ramollit autour de 50°)

  • Peu enclin à se plier mais davantage à se casser

  • Sensible à l’humidité (à conserver dans un endroit sec)

  • Poreux

Filament ABS

Température d’impression : 210° à 250°

Température plateau : 80° à 110°

Le filament ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) est un thermoplastique durable et résistant aux chocs. On le retrouve partout dans la vie courante (dans l'électroménager par exemple et l'industrie en général). L’exemple le plus concret d’utilisation de l’ABS est le fameux Lego

Champs d'applications

 

L’ABS est résistant, capable de supporter une forte pression et de hautes températures. Il est également assez flexible. Ces propriétés font de l’ABS un bon filament 3D convenant à de nombreuses situations, mais il est tout particulièrement adapté pour l’impression 3D d’objet qui seront fréquemment utilisés, chauffés ou qui tomberont souvent. Vous pouvez par exemple vous en servir pour des coques de téléphone, des jouets qui seront souvent manipulés, des manches d’outils, des pièces de garniture automobile et des boîtiers électriques.

  • Prototypes fonctionnels

  • Moulage industriel

  • Pièces d'usage courant

Les avantages de l'ABS

  • Résistant aux chocs

  • Durable

  • Résistant à la chaleur

  • Davantage tendance à se plier qu’à casser - résistance mécanique

  • Post traitement facile : possibilité de limer, de poncer et de peindre l’ABS

  • Facile à nettoyer

Les limites de l'ABS

  • Plastique pétrolier, non bio-dégradable

  • Requiert un plateau chauffant

  • Soumis aux risques de variation thermique lors de l'impression (imprimante fermée)

  • Risque de déformation et de décollement des pièces imprimées ("retraits", ou "warping" en anglais), ce qui le rend difficile à imprimer

  • Non adapté à un usage alimentaire, COV toxiques

  • Soluble : esters, cétones et acétones

Filament PETG (PET, PETT)

Température d’impression : 220° à 260°

Température plateau : ambiant à 50° à 85°

 

Le filament PETG (polyéthylène téréphtalate) est un plastique polyester qui compose par exemple les bouteilles plastiques, emballages ou encore les cartes de crédit. Ce matériau courant présente un aspect visuel brillant et translucide, il est compatible alimentaire (norme FDA) et étanche, il est logiquement particulièrement présent dans l’emballage alimentaire. Avec une résistance située entre le PLA et l’ABS, il permet des impressions 3D durables, solides et particulièrement adaptées aux applications dans les environnements exigeants.

C’est la meilleure alternative à l’ABS que je connaisse.

Champs d'applications

 

Le PETG est un bon choix pour la plupart des projets et est plus particulièrement adapté aux impressions ayant des besoins particuliers en termes de flexibilité, de robustesse et de résistance aux chocs et à la chaleur. C’est le filament 3D idéal pour les objets qui pourraient être soumis à de fortes pressions tels que les pièces mécaniques, les pièces d’imprimantes et les pièces protectrices.

  • Récipients alimentaires

  • Conception de bijoux fantaisie

  • Composants électriques

  • Applications translucides, étanches, alimentaires

Les avantages du PET(G)

  • Flexible, solide, s’imprime facilement

  • Compatible contact alimentaire

  • Léger et translucide

  • Solide et étanche à de nombreux gaz comme le CO2

  • Bon isolant électrique

  • Bonne base de matériaux composites

Les limites du PET(G)

  • Translucidité limitée malgré l’aspect brut du filament

  • Sensible à la délamination, fragile dans le sens des couches

  • Sensible au stringing (cheveux d’ange)

  • Sensible à l’humidité (stockage)

  • La surface se raye facilement

Filament Nylon

Température d’impression : 240° à 260°

Température plateau : ambiant à 70° à 100°

Le filament Nylon est une famille de matériau à part dans la gamme des thermoplastiques, ces Polyamides existent sous différentes formes. On les retrouve principalement sous deux formes de filament nylon pour impression 3D, le PA6 et le PA12. La résistance et surtout les qualités frottantes du nylon en font un matériau de choix pour les petites pièces de frottement, en particulier dans l'industrie alimentaire. Les nylons sont également appréciés pour leurs résistances chimique et à température soutenue.

Champs d'applications

Mettez à profit la robustesse, la flexibilité et la durabilité de ce filament 3D pour créer des outils, des prototypes fonctionnels ou des pièces mécaniques (charnières, boucles, engrenages, etc.).

  • Milieu médical

  • Industrie automobile

  • Prototypes

  • Pièces fonctionnelles

  • Outillage

Les avantages du Nylon

  • Durable et souple

  • Résistance aux impacts et à l’abrasion, à la friction

  • Bonne résistance à la corrosion, aux alcalins et aux produits chimiques

  • Fonctionne en combinaison du PVA (matériau support soluble dans l’eau)

Les limites du Nylon

  • Sensible à l’humidité

  • Inflammable

  • Impression peu détaillée, cristallisation lente

  • Stabilité thermique nécessaire

Filament Flexible (TPE , TPU, TPC)

Température d’impression : 210° à 240°

Température plateau : ambiant à 30° à 100°

Les filaments flexilbes et semi-flexibles TPE -TPU (élastomères thermoplastiques) sont une catégorie de matériau d’impression 3D qui peuvent être utilisés comme un plastique technique flexible ou en remplacement des caoutchoucs rigides. Cette catégorie de filament 3D flexible est évaluée selon une valeur de souplesse appelée dureté shore. L’impression de filament flexible est possible sur la majorité des imprimantes 3D FDM et répond à la demande de nombreuses applications.

Champs d'applications

 

Utilisez des fils pour imprimante 3D en TPE ou en TPU lorsque vous souhaitez créer des objets qui confrontés à une forte usure. Si vos impressions doivent être pliées, étirées ou compressés, ces filaments 3D sont ceux qu’il vous faut. Vous pouvez par exemple vous en servir pour imprimer des jouets, des coques de téléphone ou des accessoires (comme des bracelets). Le TPC peut être utilisé pour les mêmes impressions que le TPE ou le TPU mais sera en plus parfaitement adapté aux projets d’impressions pour des environnements plus rigoureux, comme le plein air.

  • Pièce d’assemblage

  • Courroies

  • Coques

  • Objet usuel

  • Prototype fonctionnel / Imitation caoutchouc

Les avantages du Flexible

  • Résistant à l’impact

  • Résistant à l’abrasion

  • Extrêmement flexible

  • Résistant à la déchirure

  • Mémoire de forme

  • Fonctionne en combinaison du PVA (matériau support soluble dans l’eau)

Les limites du Flexible

  • Forme géométrique simple

  • Gestion du porte-à-faux et des supports peu efficaces

  • Flexibilité similaire à du caoutchouc rigide (pas du silicone)

  • Post-traitement difficile

  • Demande un extrudeur direct (direct drive) ou un extrudeur déporté de bonne qualité (extrudeur bowden)

Il existe bon nombre d’autres types de filaments 3D en voici quelques-uns que je ne détaillerais pas

Filament bois

Intéressé par l’impression d’objets qui ressemblent au bois et qui ont le même toucher ? Eh bien c’est possible ! Ce ne sera pas tout à fait du bois bien sûr, mais plutôt du PLA mélangé à de la fibre de bois.

Filament Métal

C’est en fait un mélange de poudre métallique avec du PLA ou de l’ABS.

Filament Biodégradable (bioFila)

Les filaments 3D biodégradables font partie d’une catégorie à part, leur caractéristique principale ne reposant pas sur leurs propriétés physiques. La majorité des makers amateurs sera d’accord : toutes les impressions 3D ne se passent pas comme prévu. Par conséquent, une grande quantité de plastique est jetée. Les filaments 3D biodégradables essaient de stopper l’impact environnemental de ce gaspillage.

Filament Conducteur

L’ajout de particules de carbone dans des filaments PLA ou ABS, c’est un jeu d’enfant d’imprimer en 3D des circuits imprimés à basse tension

Filament Phosphorescent

Filament Magnétique

Filament Changeant de couleur

Filament Thermoluminescent

Filament Céramique

Reprenant les propriétés de la poterie, ce filament 3D est composé d’argile et de polymère. Peut être cuit au four.

Filament en Fibre de carbone

Filament en PC-ABS

L’alliage polycarbonate et ABS (PC-ABS) est un thermoplastique solide, combinant la robustesse et la résistance thermique du polycarbonate avec la flexibilité de l’ABS.

Filament HIPS

Les imprimantes 3D ne peuvent pas imprimer dans le vide. Les parties telles que les bras de figurines ayant un angle trop abrupt ont besoin d’un support pour que la couche puisse être imprimée correctement. C’est à cet effet que le filament HIPS est réellement utilisé. Allié avec un filament ABS sur une imprimante 3D à extrusion double, le filament HIPS est un excellent matériau pour imprimer des structures de support.

Filament PVA

L’alcool polyvinylique ou PVA (Polyvinyl alcohol) est soluble dans l’eau et c’est précisément cette caractéristique qui est mise à profit dans son usage commercial. Les utilisations les plus courantes sont les emballages des tablettes pour les lave-vaisselles ou les sacs pour les appâts de pêche (le sac se dissout dans l’eau, libérant son contenu).

Filament Cire (MOLDLAY)

Vous voulez imprimer un objet en laiton, en étain ou dans un autre métal ? C’est possible ! Ou presque… Vous devez en fait imprimer un moule avec un filament 3D à base de cire. Mais avec quelques manipulations supplémentaires, vous pourrez transformer votre design en un objet en métal véritable.

Filament ASA

l’ABS est très bien. Mais il a également ses défauts. C’est pourquoi les fabricants de plastiques sont toujours à la recherche d’alternatives. L’une d’entre elles est l’acrylonitrile styrène acrylate ou ASA, originellement développée pour mieux résister aux changements climatiques. Ce matériau est donc principalement utilisé dans l’industrie automobile.

Filament PP (polypropylène)

Le polypropylène (abrégé PP) est solide, flexible, léger, résistant aux traitements chimiques et peut entrer en contact avec de la nourriture. Il est donc utilisé pour de nombreuses applications : ingénierie plastique, emballage alimentaire, industrie textile.

Filament Acétal (POM)

Polyoxyméthylène (abrégé POM), également appelé acétal et Delrin, est un matériau bien connu dans l’industrie plastique, par exemple pour des pièces requérant une grande précision ou devant être mobiles, telles que les engrenages, les roulements, les dispositifs de zoom des caméras et les fermetures Éclair.

Filament PMMA (Acrylique)

Avez-vous déjà entendu parler du polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ? Probablement pas. Et l’acrylique ou le Plexiglas ? Ces dénominations vous parlent sûrement plus. Pourtant, les trois sont le même matériau, utilisé comme une alternative plus légère et plus résistante que le verre.

Filament FPE

Le polyester flexible (FPE) est un nom générique pour les filaments 3D combinant des polymères rigides et mous. Ces fils pour imprimante 3D sont similaires au PLA, mais sont plus mous et plus flexibles. Plus précisément, la flexibilité du filament dépend des propriétés des polymères mous et rigides utilisés et de la manière dont ils sont alliés dans le filament FPE.

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