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Filament 3D pour impression FDM-TPU-PETG-PLA…

Choisir son filament pour imprimer en 3d

La FDM est aujourd’hui la technologie d’impression 3D la plus dynamique, innovatrice, et abordable du marché. De nouveaux matériau sont régulièrement mis à la disposition du plus grand nombre, avec des caractéristiques esthétiques et techniques toujours plus poussées.
Même les matériaux considérés comme basiques, comme le PLA, vous offrent aujourd’hui des possibilités inenvisageables il y a seulement quelques mois.

Les familles de filaments pour l’impression 3D FDM

Au cours de ces trois dernières années, l’impression 3D FDM (Fused Deposition Modelling) a connu un essor exponentiel, compte-tenu des budgets réduits des machines, de la facilité de mise en œuvre des matériaux, de la praticité des filaments par rapport aux matières premières d’autres technologies (comme la SLA ou le SLS par exemple), et surtout de l’amélioration spectaculaire de la qualité des impressions obtenues.

Ainsi, au-delà du PLA ou de l’ABS qui ont été les premiers matériaux utilisés, on dispose aujourd’hui d’une gamme très vaste de matériaux et de leurs dérivés, permettant de couvrir les besoins de tous les secteurs d’activité.

Dans cet article, vous trouverez les principales caractéristiques des familles de matériaux, et les références correspondantes de notre boutique.

Nos principales marques de filaments

Les TPU (Thermoplastic PolyUréthane)

Parmi les filaments flexibles utilisés en impression 3D, les TPU sont sans aucun doute les plus utilisés, de par leurs caractéristiques remarquables qui en font le matériau industriel par excellence, et pour certaines références leur dureté (pour les références ayant une dureté Shore A supérieure à 90), qui permet de les utiliser même avec des imprimantes n’étant pas pourvues d’un entrainement direct drive.
Leur élasticité et flexibilité dépendent du type de thermoplastique et de la formulation du fabricant, et varient de matériaux très flexibles comme du caoutchouc à d’autres beaucoup plus durs considérés comme semi-flexibles.
Au-delà de la flexibilité, les TPU présentent des propriétés exceptionnelles qui permettent d’en généraliser l’utilisation dans l’ensemble des secteurs d’activité.

Les avantages

  • Flexible et doux, excellente résistance à la fatigue
  • Grande résistance aux chocs et à l’abrasion
  • Elastique et résistant au déchirement
  • Résistance chimique aux graisses, huiles, oxygène et ozone
  • Résistance aux UV et aux basses températures
  • Bonne résolution d’impression pour des pièces précises
  • Excellente absorption des vibrations
  • Longue durée de conservation
  • Excellente cohésion de couches et homogénéité mécanique de la pièce qui est donc isotrope
  • Certifié contact alimentaire

Les inconvénients

  • Vitesses d’impression limitées pour les TPU les plus souples
  • Faibles caractéristiques de remplissage
  • Attention à la surchauffe pour éviter les bulles à l’impression
  • Difficile à post-traiter
  • Ne se colle pas facilement
  • Ne résiste pas aux hautes températures

Les applications

  • Coques téléphones
  • Amortisseurs de vibrations (silentblocs)
  • Courroies
  • Pneus maquettes
  • Bumpers et protections de pièces
  • Poignées de vélos
  • Organes de préhension, manches d’outils
  • Joints d’étanchéité

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Les PETG (PolyEthylène Téréphtalate Glycol)

Le PETG est une version modifiée, par ajout de glycol, du PET (PolyEthylène Téréphtalate), communément utilisé pour fabriquer les bouteilles d’eau.
Il s’agit d’un matériau semi-rigide ayant une bonne résistance aux chocs, mais présentant une surface légèrement moins dure, ce qui le rend plus vulnérable à l’usure. Il bénéficie cependant de bonnes caractéristiques thermiques, ce qui lui permet de se refroidir efficacement avec un warping quasi nul.
Le PETG se caractérise donc par une fonctionnalité très similaire à l’ABS (bonne résistance à la température, durabilité, résistance) mais avec la facilité d’impression du PLA.

Les avantages

  • Surface douce et brillante
  • Très bonne adhésion au plateau et warping négligeable, facilité d’impression
  • Sans odeur
  • Bonnes propriétés mécaniques, résistance aux chocs à basses températures
  • Haute résistance à l’humidité et aux produits chimiques
  • Bonne résistance à l’abrasion
  • Grand choix de couleurs et aspect (translucide ou opaque)
  • Certifié contact alimentaire
  • Recyclable
  • Peut être post-traité avec du papier de verre et des peintures acryliques
  • Peut être usiné, percé, taraudé, collé…

Les inconvénients

  • Trouver les paramètres de température idéaux peut être plus long, il faut donc passer par une petite phase de test.
  • Caractéristiques de remplissage faibles

Les applications

  • Applications étanches
  • Composants à ajustement rapide
  • Pièces soumises à pression
  • Pièces de protection
  • Récipients alimentaires

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Les PLA (PolyLactic Acid)

Grâce à sa facilité d’utilisation, sa précision dimensionnelle et son coût réduit, le PLA est aujourd’hui le plus populaire et le plus utilisé des matériaux.
C’est un effet le matériau par défaut pour toutes les imprimantes 3D, même les plus basiques, car il est imprimé à basse température et ne requiert pas de plateau chauffant. C’est donc le matériau d’apprentissage par excellence, puisqu’il est très facile à imprimer et permet même aux néophytes d’obtenir très rapidement des résultats surprenants.
Mais il ne faut pas considérer le PLA comme un matériau bas de gamme pour autant, car il présente des avantages indéniables.

Les avantages

  • Issu de dérivés d’amidon de maïs, ce bioplastique est biosourcé et biodégradable, ce qui en fait un matériau écologique.
  • Certifié contact alimentaire.
  • Il est idéal pour le prototypage rapide, même pour de grosses pièces, grâce à son coût réduit et sa précision dimensionnelle.
  • Il présente un très grand nombre de possibilités esthétiques (couleurs, charges minérales, organiques, métalliques) qui lui donnent des rendus bluffant et une très bonne qualité visuelle
  • Il peut être poncé et décoré avec des peintures acryliques.
  • Il peut être renforcé, par exemple par des fibres de lin.
  • Il est rigide et a une bonne résistance à la traction.
  • Sa facilité d’impression et l’adhérence inter-couches sont excellentes, il est sans odeur.
  • On peut obtenir une surface très lisse par sablage.

Les inconvénients

  • Faible résistance à la chaleur et aux chocs.
  • Temps de conservation limité.
  • Pas d’utilisation en extérieur puisqu’il a une faible résistance à l’humidité.
  • Usinage et collage difficiles.

Les applications

  • Pièces de test et de calibrage, prototypes non fonctionnels.
  • Assemblages dimensionnellement précis.
  • Pièces décoratives, jouets, figurines.
  • Pièces de déguisements.

Les composites

  • PLA chargé bois, pierre, métaux, liège.
  • PLA chargé fibre de lin

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Les PC (PolyCarbonate)

Le polycarbonate est un matériau transparent et amorphe, très résistant, utilisé pour les environnements difficiles et les applications d’ingénierie.
Il a une très haute résistance à la température et aux chocs. Sa température de transition vitreuse est de 150°C. Il maintiendra ainsi son intégrité structurelle jusqu’à cette température pour des applications thermiquement exigeantes.
Il peut être plié sans rupture et est souvent utilisé dans des applications où une flexibilité faible est demandée.
Le Polycarbonate est extrêmement hygroscopique, et absorbe donc beaucoup d’humidité dans l’air, ce qui affecte ses performances et sa solidité. Il doit être stocké dans un container hermétique après ouverture de son emballage.
Il demande également de très hautes températures d’impression. Il présentera des séparations de couches si la température est trop basse ou si le refroidissement est trop important. Il est donc recommandé de l’imprimer sur des machines fermées pouvant présenter des températures de plateau et de tête élevées.

Les avantages

  • Résistance aux chocs.
  • Résistance thermique.
  • Naturellement transparent.
  • Pliable sans rupture.
  • Certifié contact alimentaire.

Les inconvénients

  • Température d’impression très élevée.
  • Sujet au warping (décollement).
  • Tendance importante à filamenter pendant l’impression.
  • Absorption de l’humidité de l’air pouvant mener à des défauts d’impression.

Les applications

  • Pièces haute résistance.
  • Pièces résistantes à la chaleur.
  • Électronique et électricité.
  • Contact alimentaire, objets stérilisables.
  • Jouets.
  • Matériel de bureau.

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Les PA (PolyAmides ou nylons)

Le nylon (nom commercial du polyamide) est un matériau très utilisé dans l’industrie des matières plastiques, connu pour sa solidité et flexibilité.
Les filaments de Nylon requièrent des températures d’extrusion avoisinant les 250°C. Beaucoup d’imprimantes ne présentent pas de têtes pouvant atteindre 250°C en toute sécurité.
Le gros problème avec les filaments nylon réside dans le fait que ce matériau est hygroscopique, ce qui signifie qu’il va rapidement absorber l’humidité de son environnement. Si rien n’est fait, cela peut amener à des problèmes de qualité d’impression. C’est pourquoi le stockage du filament demande une attention spéciale. Lorsque la bobine est entamée, il convient de la stocker dans une caisse fermée, avec quelques sachets de silicate gel.

Les avantages

  • Solide et partiellement flexible.
  • Haute résistance aux chocs, à l’abrasion, à la fatigue.
  • Résistance thermique.
  • Bonne résistance chimique.
  • Inodore pendant l’impression.

Les inconvénients

  • Sujet au warping (décollement du plateau).
  • Adhérence inter-couches délicate.
  • Stockage hermétique pour éviter la reprise d’humidité.
  • Les filaments qui ne sont pas bien séchés peuvent provoquer des défauts d’impression.
  • Inadapté à des environnement humides.
  • Machine fermée et filtrée recommandée.

Les applications

  • Engrenages.
  • Vis, boulons, écrous.
  • Colliers, liens.

Les variantes

  • PA 6.
  • PA 4-6.
  • PA 6-6.

Les composites

    • Nylon chargé carbone, pour des pièces solides, dures, résistantes à l’abrasion et présentant une certaine élasticité.
    • Nylon chargé fibres de verre pour l’un des plus élevés modules de traction actuellement disponibles.

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Les ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)

L’ABS est un matériau historique de l’impression 3D. Il s’agit d’un des premiers matériaux plastiques utilisés avec les imprimantes 3D industrielles. Aujourd’hui, l’ABS reste un matériau très populaire grâce à ses coûts réduits et ses bonnes propriétés mécaniques : rigidité, résistance aux chocs, pour l’impression de pièces durables comme les Légo.
L’ABS présente une température de transition vitreuse plus élevée, ce qui lui permet de supporter des températures plus hautes avant de se déformer. Ainsi, c’est un excellent choix pour des applications extérieures ou hautes températures.
Il permet d’obtenir des pièces avec un aspect plus lisse.
Mais cette matière perd du terrain face aux PLA et PLC toujours plus performants, et au PETG par exemple, plus faciles à imprimer. D’autres matériaux, présentant des caractéristiques mécaniques supérieures, viennent également diminuer la présence de l’ABS dans l’impression 3D.
Pour finir, l’ABS dégage des odeurs et des gaz désagréables, qui nécessitent une ventilation et une filtration. Il a tendance à se décoller du plateau d’impression.

Les avantages

  • Coût réduit.
  • Bonne résistance aux chocs et à l’usure.
  • Finition plus lisse, meilleure qualité visuelle.
  • Bonne résistance thermique.
  • Peut-être post-traité avec de l’acétone pour une finition lisse et brillante.
  • Peut-être post-traité avec du papier de verre et des peintures acryliques.

Les inconvénients

  • Warping (décollement du plateau) très important.
  • Machines équipées obligatoirement d’un plateau chauffant ou d’une chambre d’impression thermo-régulée.
  • Produit une odeur âcre pendant l’impression, avec des dégagements de styrène : machine fermée et filtrée obligatoire.
  • Fort retrait des pièces au détriment de la précision dimensionnelle.
  • Sensible aux UV.

Les applications

  • Jouets ou figurines.
  • Équipement automobile.
  • Capotages.

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Les PVA (PolyVinyl Alcohol)

Les PVA est un polymère biodégradable extrêmement sensible à l’humidité. Lorsqu’il est exposé à l’eau, le PVA se dissout, ce qui le rend très utile pour l’impression des structures de support en fabrication additive. Lorsque l’on imprime des formes très complexes ou contenant des cavités partiellement fermées, les supports en PVA peuvent être utilisés et facilement supprimés par dissolution dans de l’eau chaude, alors que les supports standards peuvent être difficiles à imprimer et éliminer dans ces conditions.

Les avantages

  • Matériau de support hautement dissolvable dans l’eau.
  • Pas de solvants nécessaires.
  • Pas de matériel additionnel requis.

Les inconvénients

  • Sensible à l’humidité.
  • Conteneurs de stockage étanches requis.
  • Possibilités de colmatage de la buse si cette dernière est laissée en chauffe sans extruder.
  • Cher.

Les applications

  • Supports jetables.
  • Applications dissolvables ou décomposables.

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Les SBC (Styrene-Butadiene Copolymer)

Parmi les filaments souples, les SBC sont les seuls à présenter une grande transparence, ce qui est leur caractéristique principale.
A cela s’ajoute une combinaison de robustesse et de souplesse qui en font un matériau à part.

Les avantages

  • Grande transparence.
  • Forte résistance aux chocs.
  • Résistance à la chaleur moyenne.
  • Peu sensible à l’humidité.
  • Bonne stabilité en impression et respect des cotes.
  • Légèreté.
  • Contact alimentaire.

Les inconvénients

  • Sensible aux UV.
  • Température d’impression élevée, nécessité de machines performantes.
  • Niveau débutant/intermédiaire.

Les applications

  • Luminaires.
  • Équipement médical et de laboratoires
  • Bouteilles, boîtes, conteneurs et emballages

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Les TPC (Thermoplastic Copolyester)

Comme les TPU, les TPC sont des copolymères de la grande famille des TPE (ThermoPlastic Elastomers), mais avec des propriétés différentes.
Ces matériaux flexibles sont partiellement biosourcés, en particulier à partir d’huiles d’origine biologique.
Il s’agit de matériaux hautes-performances combinant les propriétés des thermoplastiques et des caoutchoucs. Leur principale caractéristique est une très grande résistance aux efforts de flexion et une grande élasticité, procurant aux objets une mémoire de forme exceptionnelle.
De plus, ces matériaux présentent une résistance élevée aux impacts et aux produits chimiques.

Les avantages

  • Allongement significatif avant déformation ou rupture.
  • Résistance aux chocs.
  • Résistance chimique.
  • Warping limité.

Les inconvénients

  • Niveau intermédiaire/expert.
  • Qualité des impressions moyenne.
  • Nécessité de disposer d’une machine équipée d’une entrainement Direct Drive.

Les applications

  • Pièces caoutchouteuses telles que des pneus.
  • Pièces nécessitant une combinaison de résistance aux chocs, solidité et propriétés flexibles

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Les PP (PolyPropylène)

Le polypropylène est un matériau semi-rigide léger communément utilisé pour les applications de stockage et d’emballage ou pour un grand nombre d’applications industrielles.
Sa structure semi-cristalline du matériau le rend particulièrement sujet au warping (décollement du plateau) au refroidissement, ce qui le rend délicat à imprimer. Le polypropylène est solide et a une bonne résistance à la fatigue, ce qui le rend idéal pour des applications de faibles contraintes comme des charnières, sangles, laisses…
Il est résistant à la température, à l’eau, et a un toucher doux.

Les avantages

  • Bonne résistance à la fatigue et aux chocs.
  • Grande résistance à la rupture.
  • Bonne résistance à la chaleur.
  • Finition de surface douce.
  • Grande légèreté.
  • Relative souplesse.
  • Haute résistance chimique.
  • Certifié contact alimentaire.

Les inconvénients

  • Warping important.
  • Faible résistance en traction.
  • Difficulté d’adhésion au plateau et autres adhésifs.
  • Cher.

Les applications

  • Charnières.
  • Conteneurs de stockage
  • Bracelets de montre

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Les ASA (Acrylic Styrene Acrylonitrile)

De la famille des styréniques, l’ASA est une matière plastique dont les propriétés sont similaires à celles de l’ABS. Il a été développé comme une alternative à l’ABS pour les applications extérieures, puisqu’il a d’excellentes propriétés de résistance aux UV et aux conditions climatiques.
Mais il conserve les inconvénients de l’ABS.

Les avantages

  • Bonne résistance aux UV.
  • Haute résistance aux chocs et à l’usure.
  • Température de transition vitreuse élevée.

Les inconvénients

  • Coût élevé.
  • Températures d’extrusion plus élevées.
  • Warping (décollement du plateau) très important.
  • Machines équipées obligatoirement d’un plateau chauffant ou d’une chambre d’impression thermo-régulée.
  • Produit une odeur âcre pendant l’impression, avec des dégagements de styrène : machine fermée et filtrée obligatoire

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Les PLC (PolyLactic acid Compound)

Nouveaux venus sur le marché, les PLC sont des dérivés du PLA.
Ils en conservent tous les avantages, en particulier la biodégradabilité et la facilité d’impression, auxquels s’ajoutent des propriétés supplémentaires exceptionnelles suivantes:

Les avantages

  • Excellente résistance mécanique
  • Très forte rigidité
  • Résistance thermique 160°C en pointe, 115°C en continu
  • Rendu exceptionnel : exploitez à fond la précision de vos machines

Les inconvénients

  • Prix est plus élevé que celui du PLA.

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