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Zoom sur les filaments d’impression 3D

La méthode d’impression 3D démocratise un temps soit la fabrication d’objets. Elle s’applique afin de créer des outils et accessoires sur mesure. Il s’agit d’une technique additive, consistant notamment à fabriquer une pièce grâce à la superposition d’un matériau thermoplastique couche par couche. Cela permet d’éviter le gaspillage de matière et de limiter la production de déchets.  Les filaments constituent la matière première de base pour faire de l’impression 3D. Voici un article qui vous les fait découvrir de fond en comble !

Quels sont les filaments appropriés pour une impression 3D rigide ?

D’emblée, signalons que l’impression 3D peut être rigide, souple ou élastique. Il existe des filaments favorables à la réalisation de chaque type d’impression. Lorsqu’il s’agit de créer des pièces rigides, il faut privilégier des matériaux qui offrent des performances  mécaniques et thermiques intéressantes. De ce point de vue, les filaments PLA, ABS et PET-G sont globalement adéquats. Chaque catégorie de filaments a évidemment ses atouts et ses faiblesses spécifiquement.

Il n’y a pas de matériau susceptible de convenir à toutes sortes d’objets.  Il revient à l’imprimeur d’opter pour le filament qui correspond le mieux à l’impression 3D rigide qu’il veut effectuer. Les filaments PLA sont fabriqués à partir de l’acide polylactique. Ils offrent une remarquable résistance à la traction et à la flexion. Par contre, leur résistance à la chaleur et à l’impact est moindre par rapport à d’autres filaments. Toutefois, le filament PLA se caractérise par une facilité d’impression inégalée. Les pièces que cela permet de créer ont  globalement un aspect satiné.

Pour sa part, le filament ABS s’obtient à partir du plastique ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène). Ses propriétés lui assurent une résistance à toute épreuve face à la chaleur et à l’impact. Sa résistance à traction est intéressante. Par contre, en cas de flexion, le filament ABS montre ses limites. De plus, il n’est pas facile à imprimer.  Les pièces qu’il sert à fabriquer ont un aspect relativement mat.

Quant au filament PET-G (Polyéthylène téréphtalate glycolisé), il résiste bien à la chaleur, à l’impact, à la traction et à la flexion. Il est aussi facile à utiliser. C’est donc le matériau par excellence pour faire ses débuts dans la production de pièces solides, en limitant les risques d’erreurs. Ces différents types de filaments pour impression 3D sont disponibles dans les commerces spécialistes. Vous trouverez également à ces endroits des filaments pour des impressions souples.

Quels sont les filaments indiqués pour une impression 3D souple ?

Les objets souples ont la particularité de pouvoir absorber les chocs assez intenses. Les filaments destinés à leur fabrication doivent donc avoir les propriétés pour leur conférer la  souplesse nécessaire. Pour réaliser une impression 3D souple, deux types de matériau sont à prioriser, à savoir : les filaments nylon et les filaments polypropylène. Le filament nylon est aussi appelé filament polyamide (PA). Il se retrouve également dans le commerce sous forme de poudre indiquée pour l’application de la technologie SLS (frittage sélectif par laser).

Comme filament, le nylon est un matériau assez souple. Il est disponible sous plusieurs versions (PA-6, PA-6.6, PA-12…) destinées à des applications précises. Le filament nylon s’utilise généralement pour l’usinage et le moulage entre autres. La maîtrise des paramètres d’impression est fondamentale pour obtenir des pièces ayant la souplesse voulue. Néanmoins, le filament polyamide a l’inconvénient d’absorber facilement de l’humidité. Il est capital de faire de l’étuvage pour obtenir des impressions 3D souples en ce matériau.

En ce qui concerne le filament polypropylène (PP), il a des propriétés similaires au filament nylon.  Cependant, il n’est pas sujet à la reprise d’humidité. Le filament PP offre une bonne résistance aux produits chimiques. Son étanchéité au gaz est l’un de ses principaux atouts. Il faut souligner que le polypropylène adhère uniquement au polypropylène. Cela signifie que pour utiliser ce type de filament, la surface d’impression doit être conçue dans la même matière.

Quels sont les filaments adaptés à une impression 3D élastique ?

Les pièces élastiques se rapprochent des pièces souples par leur capacité à résister aux chocs. Cependant, les unes peuvent être étirées contrairement aux autres. Pour réaliser des impressions 3D élastiques, il faut utiliser des filaments TPU  et/ou des filaments TPS. Un filament TPU (Thermoplastique polyuréthane) est un matériau qui se présente  avec différents niveaux de dureté évalués suivant la table Shore. Le choix à faire doit être fonction du type d’objet à créer et  le matériel à utiliser.

À titre d’indication, les filaments d’une dureté Shore d’au moins 90 A peuvent être imprimés sur la plupart des imprimantes de bureau. Pour produire des pièces avec des filaments d’une dureté moindre, il faudra faire usage d’un matériel spécifique. Dans ce cas, il sera aussi nécessaire de procéder à la réalisation des pièces par extrusion directe. Cela  permet d’éviter le tassement des filaments dans un équipement à tube bowden. Le TPU a l’avantage d’adhérer à tous les types de matériau.

Pour ce qui est du filament TPS (Thermoplastique styrénique), il se différencie du TPU principalement par son aspect. Il est moins rugueux au toucher. Le TPS absorbe beaucoup moins l’humidité que le TPU. Il possède des propriétés antidérapantes. Toutefois, il est nécessaire d’observer les mêmes règles en termes de choix d’équipement d’impression en fonction de la dureté Shore comme pour l’usage de filament TPU.

Quels sont les filaments d’impression 3D de très hautes performances ?

Sur le marché de la fabrication de pièces via l’impression 3D, il y a des filaments de très hautes performances. Ils ne sont utilisables que dans des machines professionnelles techniques. Et pour cause, il est nécessaire d’atteindre des températures très élevées en buse (plus de 300 °C) et au plateau (plus de 100 °C). Les matériaux d’impression 3D de très hautes performances les plus utilisés sont :

  • le filament PEEK ;
  • le filament PEKK ;
  • le filament PPSU et
  • le filament PEI.

Le filament PEEK (Polyétherétherkétone) sert à la production de pièces dont les performances mécaniques et la résistance thermique sont excellentes. Les objets fabriqués sont aussi susceptibles de résister aux éléments chimiques. Les filaments PEEK sont largement utilisés dans le secteur aéronautique.

Quant au filament PEKK (Polyétherkétonekétone), ils servent à imprimer des objets en 3D dotés de propriétés thermiques, mécaniques et chimiques de haut vol. Les pièces à base de ce matériau sont destinées à l’utilisation dans un environnement qui exige une forte résistance à des facteurs dégradants. Il existe d’ailleurs des filaments PEKK concentrés en carbone qui permettent de créer des pièces qui résistent fortement aux chocs.

Pour ce qui est du filament PPSU (Polyphénylsulfone), il est indiqué pour effectuer des impressions 3D dans le domaine aérospatial. Cela résiste excellemment aux très fortes températures.  Enfin, le filament PEI (Polyétherimide) est adéquat pour produire des pièces à très hautes performances thermiques, mécaniques, à haute stabilité dimensionnelle… Il résiste aussi aux solvants.

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