Quels sont les critères pour choisir un filament d’imprimante 3D ?
Le choix du filament dépend de nombreux facteurs, qu’il est essentiel de comprendre pour garantir la qualité de vos impressions 3D.
La compatibilité
L’un des premiers éléments à vérifier est la compatibilité du filament avec votre imprimante 3D.
Il existe deux diamètres standards de filaments : 1,75 mm et 2,85 mm. Assurez-vous que le diamètre du filament est supporté par l’imprimante utilisée.
La température d’impression est un autre paramètre à prendre en compte : certains matériaux, tels que l’ABS, nécessitent des températures élevées que tous les appareils ne peuvent pas atteindre.
Enfin, certains filaments (comme ceux en ABS) exigent l’usage d’un plateau chauffant pour garantir l’adhérence des premières couches.
Les propriétés du matériau
Chaque filament possède des propriétés mécaniques spécifiques qui déterminent sa résistance à la traction, à l’impact ou encore à la chaleur.
Pour des pièces fonctionnelles, telles que des prototypes mécaniques ou des outils, des matériaux robustes, comme l’ABS, le PETG ou le nylon, sont à privilégier.
Si la flexibilité est un critère essentiel ( pour des objets souples), des filaments en TPU ou TPE sont, eux, plus adaptés.
Les matériaux comme le PEI, offrant une grande résistance thermique, sont parfaits pour des conditions extrêmes.
L’aspect visuel
En fonction du projet, l’aspect esthétique de la pièce imprimée peut être un critère important. Le PLA, par exemple, est disponible dans une large gamme de couleurs et de textures, permettant des finitions brillantes ou mates.
Vous pouvez obtenir avec certains filaments des effets spéciaux, comme avec les teintes métalliques ou translucides.
La facilité d'utilisation
Certains filaments sont plus adaptés aux utilisateurs débutants. Le PLA est, par exemple, un matériau facile à imprimer : il nécessite des températures relativement basses et ne dégage pas de fumées toxiques.
Ce matériau est ainsi recommandé pour les projets éducatifs ou la découverte de l’impression 3D.
L’impact environnemental
Dans le cadre d’une politique publique responsable, il peut être important de favoriser des filaments 3D écoresponsables. Certains matériaux, tels que le PLA et le PHA, sont biodégradables et proviennent de ressources renouvelables.
À l’inverse, des filaments comme l’ABS et le PETG qui sont dérivés du pétrole. Certains soient toutefois recyclables dans des circuits spécifiques.
Quel filament 3D selon la rigidité de la pièce imprimée ?
Le degré de rigidité de la pièce finale est un critère déterminant pour choisir un filament 3D.
Voici quelques exemples parmi les matériaux les plus courants (voir lexique).
Les matériaux rigides
- Le PLA est utilisé pour des pièces rigides et décoratives.
- L’ABS est résistant aux chocs et aux contraintes mécaniques.
- Le PTEG est solide et résilient, idéal pour les pièces fonctionnelles.
Les matériaux souples
- Le nylon est solide et flexible, utilisé pour des pièces résistantes aux frottements.
- Le polypropylène (ou PP) est semi-rigide, résistant à la flexion répétée, idéal pour des charnières ou conteneurs.
Les matériaux élastiques
- Le TPU est souple et résistant à l’usure, souvent utilisé pour des semelles ou des coques de téléphone.
- Le TPE est un matériau élastique, adapté pour des jouets ou composants très étirables.
Quels matériaux de filament pour une impression 3D rigide ?
La rigidité du matériau entre particulièrement en jeu lorsqu’il est question de résistance mécanique, de stabilité ou encore de supporter de hautes températures. Pièces et prototypes fonctionnels, outillage, maquettes : pour une impression 3D rigide, il existe plusieurs types de matériaux adaptés, à choisir selon la nature du projet.
Le PLA (acide polylactique)
L’acide polylactique ou PLA est l'un des matériaux les plus populaires pour l’impression 3D, particulièrement dans les secteurs éducatifs et culturels.
Il est idéal pour les débutants, puisqu’il propose une impression facile et à basse température. Il est disponible dans une large gamme de couleurs et de finitions. Il est moins nocif pour l’environnement que d’autres matériaux, car il est biodégradable et non toxique. Sa fragilité mécanique limite toutefois son usage pour des pièces fonctionnelles.
Il est moins nocif pour l’environnement que d’autres matériaux, car il est biodégradable et non toxique. Sa fragilité mécanique limite toutefois son usage pour des pièces fonctionnelles.
Le PETG (polyéthylène téréphtalate glycol)
Alternative assez appréciée, le PETG allie robustesse et facilité d’impression.
Il offre un bon compromis entre flexibilité et rigidité. Il est résistant aux impacts, aux produits chimiques et à l’humidité.
On peut donc l’employer pour des pièces fonctionnelles. L’impression reste assez simple, car il est, la plupart du temps, utilisable sans plateau chauffant. Certains réglages spécifiques pour limiter les problèmes d’adhérence sont à prévoir.
L’ABS (acrylonitrile butadiène styrène)
Souvent utilisé dans les environnements industriels, l’acrylonitrile butadiène styrène, plus connu sous le nom d’ABS, est un polymère durable doté d’une grande résistance mécanique et thermique.
Il est recommandé pour les pièces fonctionnelles. Toutefois, il est peu adapté pour des projets plus simples, car il nécessite un plateau chauffant, dégage des fumées potentiellement nocives à haute température et demande des compétences techniques.
Tableau de synthèse des matériaux pour une impression 3D rigide
| Matériau | Résistance à la chaleur | Résistance aux chocs | Facilité d’impression | Biodégradabilité | Usage recommandé |
|---|---|---|---|---|---|
| PLA | Moyenne | Faible | Très facile | Oui | Projets éducatifs, maquettes |
| PETG | Bonne | Élevée | Moyenne | Non | Pièces fonctionnelles |
| ABS | Bonne | Élevée | Difficile | Non | Pièces fonctionnelles et mécaniques |
D’autres matériaux peuvent être utilisés, comme le PEI (polyétherimide) : extrêmement résistant à la chaleur, il est souvent employé pour des applications industrielles.
Quels matériaux de filament pour une impression 3D souple ?
Pour des impressions nécessitant une certaine flexibilité, les matériaux semi-rigides ou souples comme le nylon et le polypropylène sont particulièrement adaptés. Ils permettent de créer des pièces mécaniques flexibles, des coques de protection, etc.
Le nylon
Ce matériau présente une bonne résistance mécanique et aux frottements. En raison de sa flexibilité modérée, le nylon est souvent utilisé pour des pièces fonctionnelles exigeant une certaine souplesse. Il est recommandé pour des pièces mécaniques où la durabilité est essentielle. Il nécessite toutefois des conditions d’impression spécifiques, dont un plateau chauffant.
Le polypropylène
Semi-rigide et supportant les contraintes répétées, le PP ou polypropylène est aussi doté d’une excellente résistance chimique. Il est conseillé pour des applications comme des charnières ou des conteneurs. Il peut néanmoins être difficile à imprimer en raison de son faible taux d’adhérence.
Quels matériaux de filament pour une impression 3D élastique ?
Les matériaux de nature élastique autorisent de nombreuses applications, telles que la confection de joints d’étanchéité, de protections, d’amortisseurs, de prothèses médicales ou encore de semelles. L’élasticité permet de donner plus de flexibilité aux objets, de les personnaliser, de les rendre plus durables dans le temps ou d’offrir davantage de confort. Pour les impressions élastiques, le choix se porte souvent sur des matériaux comme le TPU ou le TPS.
Le TPU
Très souple et résistant à l'usure, le TPU (polyuréthane thermoplastique) est idéal pour des objets comme les coques de téléphone antichocs, les orthèses flexibles, les poignées ergonomiques, ou encore les soufflets de protection. L’utilisation du TPU en impression 3D présente toutefois quelques inconvénients : une impression lente et complexe, des limitations techniques, une sensibilité à la température ou des difficultés de post-traitement.
L’utilisation du TPU en impression 3D présente toutefois quelques inconvénients : une impression lente et complexe, des limitations techniques, une sensibilité à la température ou des difficultés de post-traitement.
Le TPS
Le styrène thermoplastique ou TPS est un matériau élastique capable de reprendre sa forme après déformation. Il présente donc une flexibilité et une élasticité élevées. Supportant les chocs, il est aussi recyclable : il peut être fondu et remoulé plusieurs fois.
Il est plus facile à imprimer que le TPU, mais moins résistant à l’abrasion et aux hautes températures. On peut l’employer pour confectionner des pièces automobiles flexibles, des semelles, des joints ou encore des pièces fonctionnelles élastiques.
Quel filament 3D choisir selon les applications ?
Le choix d’un filament pour une imprimante 3D dépend en grande partie de l’application de la pièce imprimée. Chaque matériau possède des propriétés spécifiques qu’il faut prendre en compte selon l’utilisation du produit fini.
Les impressions 3D décoratives
Pour des projets purement esthétiques ou des prototypes où la résistance mécanique est secondaire, le PLA est un excellent choix.
Ce filament est facile à imprimer, disponible dans une grande variété de couleurs et de finitions, y compris avec des effets spéciaux comme des textures brillantes, mates, métalliques ou translucides. Sa rigidité et sa finition nette lui permettent d’être utilisé pour les maquettes ou les objets d’exposition, où l’accent est mis sur le rendu visuel plutôt que sur la durabilité ou la résistance aux contraintes.
Sa rigidité et sa finition nette lui permettent d’être utilisé pour les maquettes ou les objets d’exposition, où l’accent est mis sur le rendu visuel plutôt que sur la durabilité ou la résistance aux contraintes.
Les impressions fonctionnelles
Lorsque la pièce imprimée doit remplir une fonction mécanique ou supporter des sollicitations régulières, il est crucial de choisir des matériaux plus robustes :
- L'ABS est conseillé pour des pièces soumises à des chocs ou des contraintes mécaniques, comme des composants de machines ou des prototypes industriels. Sa bonne résistance à la chaleur et sa durabilité sont compatibles avec un usage quotidien.
- Le PETG combine la robustesse de l'ABS avec la facilité d’impression du PLA. Il supporte les chocs, l’humidité et peut être exploité pour des pièces qui subiront des sollicitations répétées, comme des charnières ou des outils.
- Le nylon est adapté aux environnements industriels et aux pièces nécessitant une grande résistance à la friction, à l’usure et aux contraintes mécaniques. Ce matériau est utilisé pour des pièces comme les engrenages ou les outils soumis à des frottements continus.
- Enfin, le polypropylène est à privilégier pour sa flexibilité et sa résistance chimique. Il est recommandé pour les pièces devant subir des flexions répétées, comme les charnières, ou pour des contenants résistant à l’humidité.
Les impressions résistantes à la chaleur
Les projets qui nécessitent des pièces capables de résister à des températures élevées, comme des composants de machines exposés à la chaleur, requièrent des matériaux spécifiques :
- L'ABS est conseillé pour des applications à température modérée, bien qu’il ne soit pas recommandé pour des environnements dépassant les 100 °C.
- Le polycarbonate (PC), en revanche, peut supporter des températures allant jusqu'à 110 °C, ce qui en fait un matériau idéal pour des pièces mécaniques dans des environnements industriels ou exposés à des chaleurs importantes.
- Le nylon est aussi capable de résister à des températures élevées, avec une tolérance de 150 °C pour le matériau standard et jusqu’à 300 °C pour le nylon haute température.
Les impressions flexibles
Pour les impressions où la souplesse est requise, les thermoplastiques sont recommandés :
- Le TPU est un filament souple, mais très résistant à l’usure.
- Le TPE est encore plus élastique que le TPU. Il est utilisé pour des objets nécessitant une déformation fréquente tout en retrouvant leur forme initiale.
- Le TPS est aussi un excellent choix pour des pièces qui doivent se distordre et revenir à leur forme originelle après avoir été comprimées.
Quel filament choisir selon le niveau de technicité ?
Il est important de prendre en compte le niveau d’expérience de l’utilisateur ainsi que les capacités de l’imprimante 3D pour garantir des impressions réussies.
Les filaments 3D pour débutants
Le PLA est le filament le plus adapté aux utilisateurs novices. Il ne nécessite pas de plateau chauffant, se déforme peu pendant l’impression, et ne dégage pas de fumées toxiques. Il est facile à manipuler, même avec des imprimantes basiques.
Les filaments 3D demandant des réglages avancés
Les filaments comme l'ABS, le nylon, le TPU ou le TPE nécessitent des réglages précis et un équipement adapté, tels qu’un plateau chauffant et un environnement contrôlé. Ils présentent des défis liés à l’adhérence, aux déformations et aux émissions de fumées, demandant un savoir-faire technique pour obtenir des impressions réussies.
Les filaments 3D pour des utilisations techniques par des utilisateurs avertis
Certains matériaux industriels, comme le PEI ou le polycarbonate, demandent non seulement des compétences avancées, mais aussi des imprimantes spécialisées. Ces matériaux nécessitent des températures très élevées et un environnement parfaitement maîtrisé pour une impression avec des résultats optimaux.
Quel filament choisir pour un impact environnemental réduit ?
Pour une impression plus écoresponsable, les filaments biodégradables comme le PLA et le PHA (polyhydroxyalcanoate) sont à privilégier, car ils sont issus de ressources renouvelables et compostables dans des conditions industrielles. Le PETG, bien que dérivé du pétrole, est aussi recyclable, ce qui permet de limiter les déchets.
En revanche, des matériaux comme l'ABS et le nylon sont difficiles à remployer et peuvent émettre des émanations toxiques. Une solution pour minimiser les déchets d’impression consiste à recycler les chutes de filament et à utiliser des programmes de recyclage.
Une solution pour minimiser les déchets d’impression consiste à recycler les chutes de filament et à utiliser des programmes de recyclage.
Lexique
- ABS : acrylonitrile butadiène styrène
- PC : polycarbonate
- PEI : polyétherimide
- PETG : polyéthylène téréphtalate glycol
- PLA : acide polylactique
- PP : polypropylène
- TPE : élastomère thermoplastique
- TPS : styrène thermoplastique
- TPU : polyuréthane thermoplastique