L'impression 3D offre des possibilités infinies, mais le choix du filament peut rapidement devenir complexe. Ce guide détaillé vous aidera à sélectionner le matériau parfait pour vos projets, qu'il s'agisse de prototypes fonctionnels, d'objets décoratifs ou de pièces mécaniques précises. Nous allons explorer les propriétés, les applications et les défis liés à différents types de filaments, pour vous permettre de faire le meilleur choix possible.
Les principaux filaments pour l'impression 3D : une comparaison détaillée
Le marché des filaments pour l'impression 3D est vaste. Voici une analyse approfondie des matériaux les plus populaires, en comparant leurs propriétés, leurs applications typiques et leurs difficultés d'impression.
PLA (acide polylactique) : le filament parfait pour débuter
L'acide polylactique, ou PLA, est un thermoplastique biodégradable dérivé de ressources renouvelables comme l'amidon de maïs. Sa popularité auprès des débutants s'explique par sa facilité d'impression et son faible coût. Il nécessite généralement une température d'impression comprise entre 190°C et 220°C, ce qui le rend compatible avec la plupart des imprimantes 3D. Sa résistance mécanique est satisfaisante pour de nombreuses applications, mais il présente une faible résistance à la chaleur (environ 60°C) et aux chocs.
- Propriétés : Biodégradable, facile à imprimer (faible warping), faible coût (environ 20€ par kg en moyenne), bonne résistance mécanique (jusqu'à 60°C), contraction minimale.
- Applications : Prototypage rapide, objets décoratifs, jouets, modèles architecturaux, outils non sollicités mécaniquement.
- Avantages : Facile à utiliser, faible coût, biodégradable, large choix de couleurs et de finitions.
- Inconvénients : Faible résistance à la chaleur et aux chocs, sensible à l'humidité (stockage sec recommandé), moins résistant aux UV.
De nombreuses variantes du PLA existent sur le marché: PLA infusé de bois (aspect naturel, mais moins résistant), PLA métallique (aspect brillant, mais plus fragile), PLA mat (aspect lisse et non brillant) etc. Le prix d'un filament PLA standard de 1.75mm de diamètre et 1kg varie généralement entre 18€ et 25€.
ABS (acrylonitrile butadiène styrène) : robustesse et résistance à la chaleur
L'ABS est un thermoplastique plus robuste et résistant à la chaleur que le PLA, avec une température de déformation thermique de 105°C. Il est idéal pour les applications nécessitant une forte résistance aux chocs et à la chaleur. Cependant, l'impression d'ABS est plus complexe, nécessitant souvent un plateau chauffant (au moins 100°C) et une enceinte fermée pour éviter le warping, un défaut courant lié à la contraction du matériau lors du refroidissement. La température d'impression se situe entre 220°C et 250°C.
- Propriétés : Résistant à la chaleur (jusqu'à 105°C), robuste, bonne résistance aux chocs, bonne résistance aux produits chimiques, plus difficile à imprimer que le PLA.
- Applications : Pièces mécaniques, boîtiers électroniques, prototypes robustes, pièces automobiles, drones.
- Avantages : Haute résistance mécanique et thermique, bonne résistance aux produits chimiques.
- Inconvénients : Difficulté d'impression, nécessite un plateau chauffant et une enceinte, dégage des vapeurs lors de l'impression (bonne ventilation nécessaire).
Un des défis majeurs lors de l'impression d'ABS est le warping. L'utilisation d'un adhésif spécifique pour plateau chauffant, d'un bord de biseau et d'une enceinte fermée sont des techniques essentielles pour minimiser ce phénomène. Le coût de l'ABS est légèrement supérieur au PLA, autour de 25€ à 35€ par kg.
PETG (polyéthylène téréphtalate glycolisé) : un excellent compromis
Le PETG offre un excellent compromis entre la facilité d'impression du PLA et la robustesse de l'ABS. Il est résistant à l'eau, aux produits chimiques et aux UV. Il possède une surface lisse et brillante, ce qui le rend idéal pour les applications esthétiques. Sa température d'impression est légèrement plus élevée que celle du PLA, variant entre 230°C et 260°C. Il est également plus résistant aux chocs que le PLA.
- Propriétés : Résistant à l'eau, bonne résistance chimique, surface lisse et brillante, bonne résistance aux UV et aux chocs, bonne adhérence au plateau.
- Applications : Bouteilles, contenants alimentaires (usage alimentaire autorisé), pièces exposées aux intempéries, prototypes résistants, boîtiers de protection.
- Avantages : Bonne résistance générale, surface lisse, relativement facile à imprimer, résistant aux UV et aux intempéries.
- Inconvénients : Prix légèrement supérieur au PLA, peut être plus difficile à post-traiter que le PLA.
Le prix du PETG se situe généralement entre 28€ et 38€ pour un bobine de 1 kg de 1.75mm de diamètre. Son excellente résistance à l'eau en fait un choix idéal pour les applications extérieures ou pour des objets en contact avec l'humidité.
Nylon (PA) : haute résistance et flexibilité
Le Nylon est connu pour sa haute résistance à la traction, sa flexibilité et sa résistance à l'usure. Il existe plusieurs types de Nylon, tels que le PA6 et le PA12, avec des propriétés légèrement différentes. Le Nylon nécessite une température d'impression élevée (240°C à 280°C) et un plateau chauffant, ainsi qu'une buse adaptée. Il est moins facile à imprimer que le PLA ou le PETG.
- Propriétés : Haute résistance à la traction, flexible, bonne résistance à l'usure, résistance chimique, bonne résistance aux impacts.
- Applications : Pièces mécaniques de précision, engrenages, prototypes nécessitant une forte résistance, pièces flexibles, coussinets, joints.
- Avantages : Haute résistance, flexibilité, résistance à l'usure, résistance chimique.
- Inconvénients : Difficulté d'impression, nécessite une température d'impression élevée et un contrôle précis, prix élevé (environ 40€ à 60€ par kg).
Le PA12 est généralement plus cher que le PA6, mais il offre une meilleure résistance aux produits chimiques et une meilleure résistance à la fatigue. Le choix entre les différents types de Nylon dépendra des exigences spécifiques de votre projet.
TPU (thermoplastic polyurethane) : flexibilité et résilience
Le TPU est un filament flexible, résistant à l'abrasion et aux chocs. Il est souvent utilisé pour les applications nécessitant une certaine flexibilité, comme les joints, les protections ou les pièces souples. L'impression 3D avec du TPU nécessite des réglages spécifiques de l'imprimante, notamment une température d'impression précise et un débit adapté. Son prix est relativement élevé, compris entre 35€ et 50€ le kg.
- Propriétés: Très flexible, résistant à l'abrasion, bonne résistance aux chocs, adhère bien au plateau.
- Applications: Joints, protections, pièces flexibles, chaussures, gadgets.
- Avantages: Grande flexibilité, résistance à l'abrasion, résistance aux chocs.
- Inconvénients: Difficulté d'impression (réglages spécifiques nécessaires), prix élevé.
ASA (acrylonitrile styrène acrylate) : résistance aux UV et aux intempéries
L'ASA est un thermoplastique résistant aux UV, à l'eau et aux intempéries. Il est idéal pour les applications extérieures ou les objets exposés à la lumière du soleil. Il offre une bonne résistance mécanique et une température de déformation thermique plus élevée que le PLA. Son prix se situe généralement entre 30€ et 45€ le kg. L'impression de l'ASA est assez similaire à celle de l'ABS.
- Propriétés: Résistant aux UV, bonne résistance aux intempéries, bonne résistance mécanique, bonne résistance à la chaleur.
- Applications: Pièces extérieures, prototypes pour l'extérieur, objets exposés au soleil.
- Avantages: Résistance aux UV et aux intempéries, bonne résistance mécanique.
- Inconvénients: Prix plus élevé que le PLA, nécessite souvent un plateau chauffant.
Polycarbonate (PC) : résistance exceptionnelle
Le Polycarbonate est un thermoplastique extrêmement résistant à la chaleur et aux impacts. Il est idéal pour les applications exigeantes, mais il est difficile à imprimer en raison de sa viscosité élevée et de sa tendance au warping. Il nécessite une température d'impression très précise et un plateau chauffant. Son prix peut atteindre 50€ à 80€ par kg.
- Propriétés: Haute résistance à la chaleur et aux impacts, grande rigidité, bonne résistance chimique.
- Applications: Pièces hautes performances, outils résistants, prototypes robustes.
- Avantages: Haute résistance mécanique et thermique.
- Inconvénients: Très difficile à imprimer, prix très élevé.
Facteurs clés pour choisir le filament idéal
Le choix du filament dépendra de plusieurs facteurs importants, outre les caractéristiques intrinsèques de chaque matériau.
Budget
Le coût des filaments peut varier du simple au double, voire plus, selon le matériau et la marque. Le PLA est le moins cher, tandis que le PC et le Nylon haut de gamme se situent dans le haut de la gamme de prix. Il est important de définir un budget avant de faire votre choix. N'hésitez pas à comparer les prix de différents fournisseurs pour trouver les meilleures offres.
Application du projet
L'utilisation finale de l'objet imprimé est le facteur déterminant du choix du filament. Un jouet pour enfant nécessitera un matériau sûr, non toxique et résistant aux chocs (PLA), tandis qu'une pièce mécanique précise devra être solide, résistante à l'usure et potentiellement à la chaleur (ABS, Nylon, ou PETG selon les contraintes thermiques).
Compatibilité de l'imprimante
Assurez-vous que votre imprimante 3D est compatible avec le filament que vous souhaitez utiliser. Vérifiez la température maximale de la buse et du plateau chauffant, ainsi que le diamètre du filament accepté (généralement 1.75 mm ou 2.85 mm).
Facilité d'impression
Le PLA est considéré comme le filament le plus facile à imprimer pour les débutants. L'ABS, le Nylon et le PC exigent plus d'expérience et un réglage précis de l'imprimante. Prenez en compte votre niveau d'expérience en impression 3D lors de votre choix.
Aspects environnementaux
Le PLA est un choix plus écologique car il est biodégradable. Cependant, l'empreinte carbone de la production et du transport du filament doit également être prise en considération. Privilégiez les fournisseurs locaux et les filaments issus de sources durables lorsque possible.
En conclusion, le choix du filament est une étape cruciale dans le processus d'impression 3D. En tenant compte de tous ces facteurs, vous serez en mesure de sélectionner le matériau le mieux adapté à vos besoins et d'obtenir des résultats optimaux.