Explication des filaments de l'imprimante 3D

Comment choisir le bon filament

Une fois que vous avez choisi une imprimante 3D, vous devez d'abord choisir le type de filament que vous souhaitez utiliser. Il existe plusieurs douzaines de variétés, même les nombreuses couleurs utilisées. En parcourant les surfaces, on trouve une série de noms à consonance chimique: acide polylactique, alcool polyvinylique, fibre de carbone et les élastomères thermoplastiques à torsion indéformable, par exemple. Ils utilisent une variété vertigineuse d’acronymes, ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA et PCTPE. Mais ne soyez pas consterné par cette soupe à l'alphabet. Seuls quelques types sont couramment utilisés, et les fabricants ont tendance à éviter les surnoms trop geek en faveur de noms plus descriptifs faisant allusion à une qualité essentielle du filament, telle que la flexibilité (NinjaFlex et Polyflex de Polymaker, par exemple) et la force (Makerbot, XYZprinting et Ultimaker, tous les filaments du marché appelés Tough PLA).

Les bases du filament

Les filaments utilisés en impression 3D sont des thermoplastiques, qui sont des plastiques (ou polymères) qui fondent plutôt que de brûler lorsqu'ils sont chauffés, qui peuvent être façonnés et moulés et qui se solidifient une fois refroidis. Le filament est introduit dans une chambre de chauffage dans l'extrudeuse de l'imprimante, où il est chauffé jusqu'à son point de fusion, puis extrudé (injecté) à travers une buse en métal lors du déplacement de l'extrudeuse, en traçant un chemin programmé dans un fichier d'objet 3D pour créer, couche par couche, l'objet imprimé. Bien que la plupart des imprimantes 3D aient une seule extrudeuse, certains modèles à double extrudeuse peuvent imprimer un objet de différentes couleurs ou avec différents types de filaments.

Le processus d'impression avec un filament en plastique s'appelle soit la fabrication de filaments fondus (FFF), soit la modélisation par dépôt fondu (FDM). Ils sont la même chose. L’acronyme FDM est une marque déposée du pionnier de l’impression 3D Stratasys Corp., d’autres fabricants ont donc créé leur propre nom pour décrire la technologie de leurs imprimantes; FFF est celui qui a attrapé. Même aujourd'hui, sauf dans les brochures de certains fabricants, les noms sont utilisés de manière interchangeable.

Les filaments sont vendus en bobines d’un poids allant de 0, 5 à 2 kilogrammes. Le filament est disponible en deux épaisseurs, 1, 75 millimètres et 3 millimètres. (Ce dernier est en réalité un peu plus mince, environ 2, 85 millimètres.) La grande majorité des filaments est du type 1, 75 millimètres; Ultimaker et LulzBot font partie des rares fabricants dont les imprimantes utilisent une taille plus épaisse. Le poids est presque toujours indiqué en unités métriques.

Voyons maintenant quelques-uns des types de filaments les plus populaires et les plus importants.

Le Duo Dynamique: ABS et PLA

De loin, les types de filaments les plus courants sont l’acrylonitrile butadiène styrène (ABS) et l’acide polylactique (PLA). La plupart des imprimantes 3D de base sont conçues pour utiliser exclusivement ces filaments. Une partie de leur attrait est qu’elles sont relativement peu coûteuses, ne coûtant que 20 dollars par kilo.

Ne soyez pas rebutés par le nom chimique lourd d'ABS; c'est le même plastique utilisé dans Legos. Les objets imprimés en ABS sont solides, durables et non toxiques. Son point de fusion est relativement élevé, avec une température d'impression allant de 210 à 250 degrés Celsius. Les coins inférieurs des objets en cours d’impression avec de l’ABS ont tendance à se redresser légèrement, en particulier si vous utilisez un lit d’impression non chauffant. Lors de l'impression, l'ABS peut émettre une odeur âcre et désagréable. Il est donc préférable de l'utiliser avec une imprimante à cadre fermé dans une pièce bien ventilée.

Le PLA a un point de fusion relativement bas, avec des températures utilisables comprises entre 180 et 230 degrés Celsius. Il est à base de plantes et biodégradable. Il est plus difficile que l’ABS, imprime sans se déformer et est généralement facile à utiliser, bien que dans de rares cas, il puisse provoquer des bourrages dans l’extrudeuse. Le PLA est souvent utilisé comme matériau de base pour des matériaux composites plus exotiques, ce dont nous parlerons un peu plus tard.

Nylon

Le nylon est un matériau synthétique extrêmement polyvalent, mis au point dans les années 1930 et qui a trouvé une utilisation dans de nombreux domaines, des brosses à dents aux parachutes, en passant par les pneus, les bas, et maintenant le filament d’imprimante 3D. À la base, il s’agit d’un polymère, ou de plastique (ou, plus précisément, d’une famille de plastiques). Il est solide et durable, tout en étant flexible et fait partie des filaments d’impression 3D les moins chers. Il fond à une température plus élevée (environ 240 degrés Celsius) que la plupart des filaments. Toutes les imprimantes 3D ne sont pas conçues pour gérer cette chaleur: certaines substances couramment utilisées dans l'extrudeuse émettent des fumées à cette température. Comme avec l'ABS, les objets imprimés en nylon ont tendance à se déformer, ce qui peut être atténué en utilisant un plateau d'impression chauffé.

Filament flexible

Les TPE (ou élastomères thermoplastiques) sont des thermoplastiques ayant une élasticité élevée (bien que très éloignés des bandes élastiques, par exemple); les objets imprimés avec eux sont relativement flexibles. Un type de TPE courant est le polyuréthane thermoplastique (TPU), dont NinjaFlex est un exemple populaire.

Filaments solubles: HIPS et PVA

L'un des acronymes les plus accrocheurs, HIPS, signifie polystyrène résistant aux chocs. HIPS est un prix modéré, léger et peut être poncé, collé et coloré avec des peintures acryliques. Il est similaire à l'ABS, à la différence que le HIPS est soluble dans le Limonene, un solvant à base d'agrumes, ce qui en fait un bon choix - lorsque vous imprimez avec un second support (comme l'ABS ou le PLA) avec une imprimante à double extrudeuse - comme support. cela pourrait être dissous après l'impression. Il s’imprime également bien en soi. Il s’agit du filament recommandé par LulzBot pour son mini-imprimante 3D LulzBot, qui a valu à notre choix de rédacteur. Le filament soluble de MakerBot est également composé de HIPS.

Le PVA (alcool polyvinylique) est un autre filament soluble qui se dissout facilement dans l'eau. Le PVA est inodore, non toxique et biodégradable. Il a un point de fusion bas et peut bloquer une buse d'extrudeuse en cas de surchauffe. Il est souvent utilisé comme support dans les imprimantes à double extrudeuse; J'ai testé Ultimaker 3 en imprimant un objet de test (une boîte dans une boîte) en utilisant PLA pour les boîtes elles-mêmes et PVA comme support. Une fois l'objet imprimé, je l'ai plongé dans de l'eau tiède et le PLA s'est progressivement dissous, laissant la paire de boîtes emboîtées.

Filaments Composites

Les filaments composites ont une base en PLA ou autre thermoplastique dans laquelle des particules, des poudres ou des paillettes d'autres matériaux ont été mélangées. Certains sont des mélanges de bois, d'autres comprennent du grès ou du calcaire, et d'autres encore contiennent divers types de métaux, notamment le fer, l'aluminium, le laiton, le bronze et le cuivre. Ces filaments possèdent certaines des propriétés des matériaux avec lesquels ils ont été mélangés. Un autre composite populaire est la fibre de carbone; Les objets imprimés à partir de celui-ci prennent un peu de force de la fibre. Un inconvénient de ces filaments composites est qu'ils coûtent considérablement plus cher que les non composites.

Au-delà du filament plastique: impression à base de résine

Avec la prolifération actuelle des imprimantes FFF, il est facile de passer sous silence le fait qu'il existe sur le marché des modèles basés sur d'autres technologies qui n'utilisent pas de filament. Parmi eux, la stéréolithographie (ou SLA) est la première technologie d’impression 3D à avoir été développée. Elle est capable de réaliser des impressions très détaillées et à haute résolution. Les étiquettes de prix pour les imprimantes SLA à usage commercial peuvent bien contenir jusqu'à cinq (voire même six) chiffres, mais nous avons vu certains modèles moins chers, adaptés aux amateurs et aux artisans.

En impression SLA, un laser ultraviolet trace, couche par couche, la forme de l'objet à imprimer sur une résine sensible aux UV (photopolymère ou résine photopolymère) logée dans un bac ou une cuve, et la résine exposée au durcissement laser pour former l'objet imprimé. Les résines sont offertes en bouteilles de 500 ml et de 1 litre, les prix des fabricants d’imprimantes commençant à environ 100 dollars le litre. Certains fabricants ont formulé des résines pour leur résistance, leur souplesse, leur rigidité et d'autres qualités, et ces résines ont tendance à se vendre à un prix supérieur. Les résines ont souffert d'une palette de couleurs limitée et ont tendance à se limiter au noir, au gris, au blanc et au clair, bien que certaines résines de couleurs plus vives et métalliques soient devenues disponibles récemment.

La DLP est une forme de stéréolithographie qui utilise un projecteur à la place du laser comme source de lumière, utilisant la lumière visible au lieu de l’ultraviolet. Le projecteur, qui utilise la technologie DLP (Digital Light Processing) de Texas Instruments, projette une série d’images dans une cuve de résine photopolymère similaire aux résines utilisées dans l’impression SLA pour construire l’objet, couche par couche.

Maintenant que vous savez tout ce dont vous avez besoin sur les filaments les plus populaires, lisez le guide d’achat d’imprimantes 3D, qui contient des analyses des meilleurs modèles que nous avons récemment testés. Vous pouvez également consulter les impressions d'un jeune utilisateur sur son apprentissage de l'impression en 3D.