Ce guide est destiné à aider les utilisateurs d’imprimantes 3D à choisir le filament qui correspond le mieux à leurs besoins. Il contient des informations clés pour sélectionner les matériaux d’impression 3D.
Pièce rigide, souple ou élastique
La première étape pour choisir un thermoplastique d’impression 3D est de comprendre le comportement élastique de la pièce imprimée. Les familles de matériaux varient en fonction de ce comportement :
- rigide : pièces non déformables ni étirables, comme un boîtier de télécommande TV
- souple : pièces déformables mais pas étirables, comme un flacon de shampoing
- élastique : pièces déformables et étirables, comme une coque de téléphone
Cette première étape permet de déterminer les classes de matériaux :
- rigide : PLA, ABS, PET-G, etc.
- souple : nylon, polypropylène, etc.
- élastique : TPU, TPS, etc.
Filaments pour les impressions rigides
PLA, PET-G, ABS, l’arsenal de base
Le PLA, le PET-G et l’ABS constituent l’arsenal de base de l’impression 3D. Historiquement, ces trois matériaux ont été les premiers à être disponibles sur le marché de l’impression 3D de bureau. Ils peuvent être utilisés sur toutes les imprimantes 3D classiques sans nécessiter de buse renforcée ou d’extrudeur spécifique. De plus, ils sont facilement disponibles, avec un large choix de coloris et de conditionnements.
Les performances mécaniques
Chaque matériau a ses caractéristiques spécifiques en termes de résistance à l’impact, à la flexion et à la traction. Aucun matériau n’est parfait dans tous les domaines. Le PLA a une faible résistance à l’impact, l’ABS a une faible résistance à la flexion et le PET-G est un compromis entre les deux.
Les performances thermiques
Le PLA a une faible résistance thermique et perd de sa tenue au-delà de 40-50°C. Le PET-G résiste jusqu’à 60-70°C, tandis que l’ABS résiste jusqu’à 70-90°C. Plus un matériau s’imprime à haute température, plus sa résistance à la température sera forte.
Esthétique des pièces
Le PLA offre un rendu de qualité avec une brillance modérée. Le PET-G produit des pièces très brillantes, tandis que l’ABS produit des pièces mates qui atténuent l’effet escalier des couches.
Facilité d’impression
Le PLA est le matériau le plus facile à imprimer, ce qui en fait le choix idéal pour les débutants. Le PET-G est un compromis entre le PLA et l’ABS, tandis que l’ABS est réputé plus difficile à imprimer en raison de problèmes d’adhérence au plateau et d’adhérence entre les couches.
Les matériaux purs aux applications spécifiques
Outre le PLA, le PET-G et l’ABS, il existe d’autres polymères purs dédiés à des applications spécifiques.
Le PMMA pour une grande transparence
Le PMMA permet la production de pièces transparentes.
Le PVDF pour une résistance accrue aux agents chimiques
Le PVDF permet la production de pièces résistantes aux solvants, aux hydrocarbures, aux acides et aux bases. Il présente également une bonne résistance à la température et un faible coefficient de friction.
Les filaments dédiés à la résistance haute température
Certains filaments résistent aux hautes températures jusqu’à 100°C sans recuit, ce qui en fait des matériaux idéaux pour des applications spécifiques.
L’ASA pour une meilleure résistance aux UV
L’ASA a une excellente résistance aux UV, il est donc couramment utilisé dans les habitacles de voiture et pour les applications extérieures.
Le polycarbonate pour une forte résistance aux chocs et à la chaleur
Le polycarbonate offre une meilleure solidité et résistance à la chaleur.
Les filaments chargés pour l’esthétisme
Il existe une variété de filaments chargés qui permettent d’obtenir des rendus esthétiques particuliers.
Les filaments bois
Les filaments PLA avec une charge de bois offrent un rendu bois à la vue et au toucher.
Les filaments co-produits
Les filaments co-produits sont réalisés à partir de matières premières destinées à être traitées comme des déchets, comme le blé, le café ou les coquilles d’huîtres.
Les filaments effet métal
Les filaments avec une charge de poudre métallique permettent d’obtenir un rendu métallique, bien que sans amélioration des caractéristiques techniques.
Les filaments ultra brillants
Les filaments soie, silk, satin ou glossy offrent un rendu extrêmement brillant pour les objets décoratifs.
Les filaments Pantone®
Les filaments conformes aux références Pantone® permettent d’obtenir des objets d’une couleur précise et répétable.
Les filaments mats
Les filaments PLA MAT produisent des pièces moins réfléchissantes, ce qui leur donne un aspect plus réaliste et moins plastique, idéal pour l’architecture.
Les filaments effet pierre
Les filaments avec un effet pierre permettent de produire des pièces avec un rendu terre cuite ou granit.
Les filaments phosphorescents
Les filaments phosphorescents emmagasinent la lumière et la restituent dans l’obscurité.
Les filaments pailletés
Les filaments pailletés offrent un effet pailleté pour les pièces décoratives.
Les filaments métallisés
Les filaments métallisés produisent des pièces avec un rendu métallique, sans amélioration des caractéristiques techniques.
Les filaments chargés pour des performances améliorées
Certains filaments sont chargés pour améliorer les performances mécaniques et thermiques des pièces.
Les filaments PET-G carbone
Le filament PET-G chargé en carbone renforce la rigidité des pièces sans perdre en solidité.
Les filaments ABS carbone
L’ajout de microfibres de carbone à l’ABS réduit le phénomène de warping et améliore l’adhérence entre les couches.
Les filaments nylon carbone
Les filaments NYLON chargés en carbone permettent de produire des pièces très résistantes et rigides, généralement avec une résistance à la température élevée.
Les filaments polypropylène fibre de verre
L’alliage polypropylène/fibre de verre produit des pièces très résistantes et rigides, couramment utilisées dans l’industrie automobile.
Les filaments ABS aramide
Les filaments ABS chargés en aramide produisent des pièces rigides et résistantes aux chocs, similaires aux fibres d’aramide utilisées dans les gilets pare-balles ou les cordes de raquettes de tennis.
Les filaments PLA nano-diamants
Le filament PLA chargé en nano-diamants offre une meilleure résistance à la température sans perdre en facilité d’impression.
Les alliages pour des performances mécaniques améliorées
Certains filaments sont formés d’alliages ou de mélanges de deux polymères pour améliorer les performances mécaniques ou thermiques.
Les filaments PC-ABS
Les filaments PC-ABS allient les performances de l’ABS et du polycarbonate. Ils sont souvent utilisés dans les applications nécessitant une résistance au feu.
Les filaments PC-PTFE
Les filaments PC-PTFE sont destinés aux applications nécessitant une résistance à l’usure.
Les filaments hautes performances
Les filaments hautes performances s’impriment sur des machines professionnelles dédiées en raison des températures élevées requises en buse et au plateau.
Les filaments PEEK
Le PEEK est largement utilisé dans l’aéronautique et permet de produire des pièces aux performances mécaniques et thermiques exceptionnelles.
Les filaments PEKK
Les filaments PEKK sont également très techniques et offrent des performances mécaniques, thermiques et chimiques élevées.
Les filaments PEI
Les filaments PEI offrent une haute stabilité dimensionnelle, une résistance à l’abrasion élevée et une bonne résistance à la température.
Les filaments PPSU
Les filaments PPSU sont destinés aux applications aérospatiales et présentent d’excellentes propriétés de résistance aux fortes températures.
Filaments pour les impressions souples
Les filaments nylon et polypropylène permettent de produire des pièces souples, offrant une résistance aux chocs et une facilité d’assemblage.
Filaments pour les impressions élastiques
Les filaments TPU et TPS permettent de produire des pièces élastiques, offrant un comportement similaire au caoutchouc ou au silicone.
Les filaments TPU
Les filaments TPU sont flexibles et offrent différentes duretés en fonction des besoins. Leur impression nécessite des équipements spécifiques en fonction de la dureté.
Les filaments TPS
Les filaments TPS sont doux au toucher et offrent des propriétés antidérapantes accrues. Ils absorbent peu l’humidité, ce qui facilite leur manipulation.
Filaments pour créer des supports
Il est possible d’imprimer des supports avec le même matériau que la pièce principale. Cependant, il existe également des filaments spécifiques pour les supports, ce qui facilite leur suppression.
Le filament PVA
Le filament PVA se dissout dans l’eau et est utilisé comme support pour les impressions PLA.
Le filament BVOH
Le filament BVOH est un filament de support de seconde génération qui est compatible avec une gamme plus large de matériaux.
Le filament Breakaway INGEO 3D450
Le filament Breakaway INGEO 3D450 est détachable et ne nécessite pas de trempage dans l’eau.
Filaments métaux
L’impression 3D métal par dépôt de filament fondu permet de produire des pièces métalliques avec des performances mécaniques et thermiques exceptionnelles.
Les filaments 316L
Le filament 316L permet de produire des pièces en acier inoxydable avec une grande résistance à la corrosion.
Les filaments 17-4PH
Le filament 17-4PH permet de produire des pièces en acier inoxydable avec de meilleures performances mécaniques.
La question de l’éco-responsabilité et de la nocivité
Il est important de prendre en compte l’éco-responsabilité lors de l’utilisation des filaments pour l’impression 3D. À ce jour, tous les plastiques utilisés en impression 3D sont issus de la pétrochimie, à l’exception du PLA. Il est donc essentiel de réduire sa consommation de filament pour limiter l’impact environnemental.
En ce qui concerne la nocivité, toutes les impressions 3D émettent des nano-particules nocives. Le PLA émet moins de nano-particules que l’ABS, mais il est important de prendre des précautions lors de l’impression pour éviter toute exposition nocive.
Il est également possible d’utiliser des filaments recyclés, mais à ce jour, la majorité des filaments recyclés proviennent de rebuts de production ou de déchets post-industriels. Le recyclage du filament en boucle fermée est encore rare et nécessite des équipements spécifiques.
En conclusion, pour choisir le filament adapté à ses besoins, il est nécessaire de comprendre les spécificités de chaque matériau, en tenant compte de l’esthétique, des performances mécaniques, thermiques et des contraintes d’impression.
