Choisir son filament : Le guide pratique

Le guide pratique : comment choisir son filament

L'impression 3D a révolutionné de nombreux aspects de la fabrication, du prototypage à la production de pièces finies. Le choix du filament est crucial, car il détermine non seulement la qualité de l'impression mais aussi la fonctionnalité et la durabilité du produit fini. Sélectionner le bon filament pour son projet d'impression 3D peut s'avérer une tâche ardue, avec la myriade d'options disponibles sur le marché. Voici un guide pratique pour vous aider à sélectionner le filament le plus adapté à vos besoins.

Comprendre les Matériaux

PLA (Acide Polylactique) :

Le PLA est le choix le plus courant pour les débutants en raison de sa facilité d'utilisation et de son faible coût. Il est biodégradable et provient de ressources renouvelables comme l'amidon de maïs. Cependant, il n'est pas très résistant à la chaleur, ce qui limite son utilisation pour des objets exposés à des températures élevées.

ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) :

L'ABS est apprécié pour sa robustesse et sa capacité à résister à des températures plus élevées. Il est souvent utilisé pour des projets nécessitant une plus grande résistance mécanique et thermique, mais il peut émettre des fumées toxiques pendant l'impression et nécessite une ventilation appropriée.

PETG (Polyéthylène Téréphtalate Glycol) :

Le PETG combine la facilité d'impression du PLA avec la résistance de l'ABS. Il est également résistant aux UV et à l'eau, ce qui le rend idéal pour une utilisation extérieure.

ASA (Acrylonitrile Styrène Acrylate)  :

Le filament ASA est un polymère styrénique très proche de l'ABS mais offrant une meilleure résistance aux rayons UV. Cette caractéristique en fait un excellent candidat pour les applications d'impression 3D destinées à un usage extérieur.

PC (Polycarbonate)  :

Le polycarbonate est un filament technique prisé pour sa grande résistance aux chocs et aux hautes températures. L'impression de pièces en polycarbonate permet d'obtenir des objets extrêmement robustes et durables, capables de supporter des contraintes thermiques élevées.

PA6 (Polyamide 6, ou "Nylon") :

Le polyamide 6 (PA6), plus communément appelé nylon 6, est un filament très populaire pour l'impression 3D dans le domaine des pièces techniques et fonctionnelles. Ce matériau semi-cristallin offre une bonne résistance à l'usure, aux chocs ainsi qu'aux produits chimiques. Ses propriétés mécaniques et sa souplesse en font un excellent choix pour la fabrication de pièces devant supporter des contraintes élevées ou des mouvements répétitifs. Cependant, imprimer avec du PA6 requiert une certaine expérience car ce filament hygroscopique a tendance à absorber l'humidité ambiante, ce qui peut affecter la qualité d'impression. Un séchage préalable du filament dans une étuve ou un dessicateur est souvent recommandé.

Leș matériaux plus techniques

PSU (Polysulfone)  :

Le filament PSU (Polysulfone) est un matériau thermoplastique hautes performances couramment utilisé dans l'impression 3D pour ses propriétés mécaniques et thermiques exceptionnelles. Il se distingue par sa résistance élevée à la chaleur, pouvant supporter des températures allant jusqu'à 180°C, ce qui en fait un choix idéal pour les applications nécessitant une stabilité thermique élevée.

Considérations Techniques

- Température d'extrusion et de plateau : Chaque matériau nécessite des températures d'extrusion et de plateau spécifiques pour une impression optimale. Par exemple, le PLA s'imprime à des températures relativement basses (190-220°C), tandis que l'ABS, le PC, l'ASA ou le PA6 nécessitent des températures plus élevées.

- Warpage (ou "warping") et adhérence au plateau : Des matériaux comme l'ABS, l'ASA, le PA, le PC peuvent se déformer lors du refroidissement. L'utilisation d'un plateau chauffant peut aider à minimiser ce problème.

- Post-traitement : Certains matériaux, comme le PLA, peuvent être facilement poncés ou peints après impression, ce qui est idéal pour des projets nécessitant une finition esthétique.

Applications Spécifiques

- Flexibles : Pour des objets nécessitant de la flexibilité, comme des joints ou des coques de téléphone, des filaments comme le TPU sont recommandés. Le TPU est le filament flexible et élastique par excellence pour l'impression 3D. Aussi appelés filaments "flex", les TPU permettent de créer des pièces souples, déformables et étirables, similaires au caoutchouc ou au silicone. Une large gamme de duretés Shore est disponible, des très souples 60A aux semi-rigides 95A, offrant de multiples possibilités d'applications. Les pièces en TPU sont idéales pour absorber les chocs, les vibrations ou encore servir de joints d'étanchéité. L'impression du TPU requiert cependant quelques adaptations, comme un système d'extrusion directe pour les duretés très basses afin d'éviter les problèmes d'alimentation. Le TPU adhère naturellement au plateau froid sans nécessiter de préparation particulière.

- Résistants à la chaleur : Pour des applications exposées à des températures élevées, des matériaux spécifiques comme le polycarbonate peuvent être utilisés, bien qu'ils nécessitent des imprimantes capables de gérer de hautes températures d'extrusion.

Rendu esthétique

Si l'aspect visuel de la pièce est primordial, vous pouvez opter pour des filaments spéciaux comme les filaments bois, pailletés, métallisés. Ces filaments offrent une grande variété de finitions décoratives.

Quel est le filament qui apporte le meilleurs rendu visuel ?

il n'y a pas un seul filament qui offre le meilleur rendu visuel de manière absolue. Cela dépend du type de rendu esthétique recherché.
Cependant, quelques filaments sont mis en avant pour leur belle finition :

Le PLA est réputé pour son très bon rendu, avec une brillance modérée de type satiné, grâce à sa facilité d'impression qui limite les défauts.
Le PETG produit des pièces très brillantes, mais les défauts comme les cheveux d'ange sont ainsi plus visibles.
L'ABS donne un aspect plus mat qui atténue l'effet escalier des couches, donnant une apparence plus lisse et "propre".

Pour un rendu décoratif spécifique, il est recommandé d'utiliser :

Les filaments bois pour un effet bois à la vue et au toucher
Les filaments soie/silk/satin pour une brillance extrême
Les filaments mats pour un effet moins "plastique"
Les filaments effet pierre, métallisés ou pailletés pour des aspects variés

Donc en résumé, bien que le PLA soit réputé pour son beau rendu global, le choix du meilleur filament pour le rendu visuel dépendra du style esthétique recherché spécifiquement.

Quels sont les filaments qui ont les meilleures performances ?

Les filaments PSU :

Destinés aux applications aérospatiales, avec une résistance exceptionnelle aux très hautes températures.
Cependant l'utilisation de ce filament exceptionnel se fait au prix d'un équipement et d'un process d'impression plus complexes et coûteux.

Les filaments chargés avec des fibres de carbone ou de Kevlar (aramide) offrent d'excellentes performances mécaniques accrues par rapport aux polymères standards non chargés.


Les filaments chargés carbone ont pour principaux avantages :

Une rigidité et une résistance à la traction nettement améliorées grâce au renfort des fibres de carbone hautement résistantes.
Une réduction potentielle du poids des pièces tout en conservant une solidité élevée.
Une meilleure stabilité thermique que les polymères non chargés.

On trouve des filaments carbone basés sur différentes matrices comme le nylon, le PLA, l'ABS ou encore le PETG. Le renfort carbone leur confère une excellente robustesse, idéale pour les pièces techniques soumises à de fortes contraintes.

Les filaments chargés de fibres aramides comme le Kevlar apportent quant à eux :

Une résistance aux chocs et aux impacts exceptionnelle.
Une grande ténacité et une meilleure absorption des vibrations.
Une légèreté conférant un bon rapport résistance/poids.

On les retrouve souvent mélangés à des polymères comme l'ABS ou le polycarbonate pour des applications structurelles exigeantes en termes de résistance mécanique.
Donc de manière générale, ces filaments techniques chargés en fibres résistantes constituent un excellent choix lorsque la priorité est donnée aux propriétés de résistance mécanique, rigidité et robustesse, au détriment parfois de l'aspect esthétique.

Quels filaments pour créer des supports ?

Pour créer des supports dans l'impression 3D, il est recommandé d'utiliser des filaments spécifiquement conçus pour faciliter leur retrait et minimiser les marques sur la surface de la pièce finale. Parmi les filaments les plus couramment utilisés pour la création de supports, on peut citer :

Le PVA (Polyvinyl Alcohol) : ce filament est soluble dans l'eau et se dissout facilement après l'impression, ce qui en fait un choix idéal pour les supports. Il est généralement utilisé en combinaison avec du PLA pour les impressions multi-matériaux. Cependant, le PVA est sensible à l'humidité et nécessite un stockage approprié.
Le HIPS (High Impact Polystyrene) : ce filament est soluble dans le limonène et se dissout après l'impression, facilitant ainsi le retrait des supports. Il est généralement utilisé en combinaison avec du filament ABS pour les impressions multi-matériaux. Toutefois, le HIPS peut dégager des fumées et des odeurs désagréables lors de l'impression, il est donc conseillé d'utiliser une imprimante équipée d'un système de filtration et de travailler dans un espace bien ventilé.

Existe-t-il un filament en métal ?

Oui, il existe des filaments chargés en poudres métalliques permettant d'imprimer des pièces métalliques sur des imprimantes 3D de bureau.
Notamment le filament 316L Optimétal
Chargé à plus de 90% en poudre d'acier inoxydable 316L, réputé pour sa très haute résistance à la corrosion, ce filament permet d'imprimer des pièces qui deviendront 100% métalliques après les étapes de déliantage (faire disparaitre le liant plastique) et de frittage (traitement thermique permettant de "souder" les particules de métal entre elles).
L'impression avec ces filaments métalliques nécessite cependant une buse résistante à l'abrasion et les pièces doivent subir un post-traitement de déliantage et frittage pour se transformer en métal pur après l'impression 3D initiale.
Bien que complexe, cette technologie permet désormais de fabriquer des pièces entièrement métalliques avec les avantages de l'impression 3D sur une imprimante 3D de bureau classique compatible ABS.

Sélection par marque et qualité

La qualité du filament est essentielle pour garantir des impressions sans faille. Il est conseillé de choisir des marques réputées, telles Optimus ou Sakata3D, qui assurent une bonne qualité de filament, uniforme en diamètre et pureté.

Le choix du filament dépend largement de l'application visée, des capacités de votre imprimante 3D, et de vos exigences en termes de durabilité et de finition de surface. Prenez le temps de considérer tous ces facteurs pour choisir le meilleur filament pour vos projets d'impression 3D.

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