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Matériaux d’impression 3D: Avantages et inconvénients de chaque type

Lorsque vous achetez une imprimante 3D, elle contient un rouleau de filament à utiliser. Mais qu’est-ce que vous utilisez quand cela s’épuise? Découvrez dans notre guide les différents types de filaments d’imprimante 3D disponibles à l’heure actuelle pour les imprimantes 3D de modélisation par dépôt fondu (FDM). Nous examinerons les avantages et les inconvénients de chaque matériau, ainsi que les types qui fonctionneront avec votre imprimante 3D.

ABS

Description: L’acrylonitrile butadiène styrène (ABS) est le même plastique que Legos. C’est dur, non toxique et conserve bien la couleur. Il est également facile à façonner, mais difficile à briser, car il fond et devient flexible à environ 220 degrés C (environ 430 degrés Fahrenheit).

Ces propriétés rendent l’ABS très adapté à l’impression 3D. Vous avez besoin d’un grand appareil de chauffage pour atteindre ce point de fusion de 220 degrés Celsius, mais l’ABS devient mou et souple lorsqu’il est chauffé, puis se règle rapidement. Une imprimante avec un lit d’impression chauffé est également nécessaire, car l’ABS adhère à un lit d’impression à chaud.

Comme tous ceux qui sont intervenus sur un Lego vous le diront, l’ABS est difficile. Il est également résistant à l’eau et aux produits chimiques. L’ABS produit une odeur légèrement désagréable lorsqu’il est chauffé, et la vapeur peut contenir certains produits chimiques désagréables. Vous aurez donc besoin d’une bonne ventilation. L’ABS étant dégradé par les rayons UV, il ne convient pas à une utilisation à long terme à l’extérieur, car il perd sa couleur et devient cassant.

Avantages: matériau résistant aux chocs; Non toxique et résistant à l’eau

Inconvénients: Point de fusion élevé; Fumées désagréables Ne convient pas pour une utilisation en extérieur

Bon pour: Engrenages et pièces mobiles ou imbriquées

Coût: 20 $ à 50 $ par kilogramme

Compatible avec: Imprimantes avec extrudeuses chauffant à 220 ° C, telles que l’Ultimaker 3 et le TAZ Mini

PLA

De quoi il s’agit: L’acide polylactique (PLA) est un plastique polymère fabriqué à partir de matériaux biologiques tels que la fécule de maïs ou la canne à sucre. Il est similaire au matériau utilisé dans les emballages en plastique biodégradable et fond entre 180 et 200 degrés C, en fonction des autres matériaux ajoutés pour la couleur et la texture. Le PLA est un matériau résistant et résistant, de qualité opaque et mate, mais il ne tolère pas autant la chaleur que l’ABS. Le PLA commence à se déformer à des températures supérieures à 60 ° C et il ne résiste pas à l’eau ou aux produits chimiques. Il y a une légère odeur quand il est chauffé, un peu comme le maïs à éclater au micro-ondes, mais pas d’odeur ou de vapeur toxique.

Le PLA est généralement l’option privilégiée pour les imprimantes 3D à faible coût, car il est plus facile d’imprimer avec l’ABS, car il est plus collant. Il colle bien à une base imprimée recouverte de colle blanche ou de ruban de peintre bleu, ce qui signifie qu’un lit d’impression chauffé n’est pas nécessaire. Le matériau est également biodégradable. À l’instar d’autres matières à base de maïs ou de sucre, il est consommé lentement par de nombreuses bactéries communes. Cela durera longtemps dans des conditions normales, cependant. C’est seulement quand il est enterré qu’il tombe en panne. Cela dit, le PLA n’est pas salubre et quelque peu fragile, ce qui rend les impressions sujettes à briser sous l’effet du stress. Toutefois, des produits chimiques peuvent être ajoutés, ce qui le rend moins fragile et plus tolérant à la chaleur, créant ce que certains fabricants appellent un PLA difficile.

Avantages: Plus facile à imprimer qu’avec de l’ABS; Biodégradable

Inconvénients: les impressions se dégradent avec le temps; Texture plus rugueuse que l’ABS

Bon pour: Impression générale, miniatures peintes.

Coût: 20 $ à 50 $ par kg

Compatible avec: Toutes les imprimantes 3D FDM, y compris XYZ da Vinci Mini et LulzBot Mini.

PVA

Qu’est-ce que c’est? L’alcool polyvinylique (PVA) fait partie d’une nouvelle classe de matériaux d’impression 3D utilisés pour créer des supports qui maintiennent les impressions 3D en place. Un polymère synthétique, PVA est soluble dans l’eau. Il fond à environ 200 degrés Celsius et peut libérer certains produits chimiques désagréables s’il est chauffé à des températures plus élevées.

C’est pourquoi le PVA est utilisé dans l’impression 3D. Il peut être utilisé dans une extrudeuse d’imprimante 3D standard pour former des pièces qui supportent d’autres objets, et adhère bien à un lit d’impression en verre chauffé. Une fois l’impression terminée, vous l’immergez dans de l’eau et les pièces en PVA se dissolvent, laissant le reste de l’impression insoluble. Cela facilite l’impression de modèles complexes nécessitant des supports, voire des modèles comprenant des pièces mobiles. Si vous utilisez de l’eau pour dissoudre le PVA, vous devrez vous en débarrasser correctement, car les résidus collants peuvent obstruer les drains. Vérifiez auprès de votre compagnie d’eau locale la méthode d’élimination recommandée.

Avantages: soluble dans l’eau; Bon pour les soutiens; Assez facile à imprimer

Inconvénients: Peut libérer des vapeurs toxiques en cas de surchauffe; Coûteux; Nécessite une élimination appropriée

Bon pour: imprimer des modèles complexes avec PLA ou ABS

Coût: plus de 100 $ par kg

Compatible avec: les imprimantes FDM standard avec plusieurs extrudeuses, telles que l’Ultimaker 3

Nylon

Qu’est-ce que c’est: Le nom de nylon peut être utilisé pour n’importe lequel des nombreux polymères synthétiques créés à l’origine pour remplacer les soies. Le nylon est un matériau résistant qui a une très grande résistance à la traction, ce qui signifie qu’il peut supporter beaucoup de poids sans se casser. Il fond à environ 250 degrés C et n’est pas toxique.

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L’utilisation du nylon en tant que matériau d’impression 3D est relativement nouvelle, mais le matériau devient populaire car les impressions qu’il produit sont très résistantes et résistantes aux dommages. Il est bon marché, car le nylon est largement utilisé dans d’autres industries et il n’est pas endommagé par la plupart des produits chimiques courants. Cependant, le nylon nécessite des températures élevées pour imprimer: 250 degrés C est plus chaud que ce que de nombreux extrudeurs peuvent gérer. Et il est plus difficile de le faire adhérer au lit d’impression qu’avec l’ABS ou l’ABS. En général, le nylon nécessite un lit d’impression chauffé et de la colle blanche pour l’impression.

Avantages: robuste Matériel d’impression peu coûteux

Inconvénients: Nécessite des températures élevées pour imprimer

Bon pour: Ustensiles qui touchent les aliments, pots de plantes qui se remplissent d’eau

Coût: 18 $ par kg

Compatible avec: les imprimantes FDM pouvant chauffer l’extrudeuse à 250 degrés Celsius, telles que l’Ultimaker 3 ou le TAZ 6

PEHD

Qu’est-ce que c’est: Le polyéthylène haute densité (HDPE, aussi appelé polystyrène résistant aux chocs, ou HIPS) est utilisé dans les tuyaux et les emballages recyclables tels que les bouteilles en plastique et les emballages (code d’identification de recyclage 2). C’est un matériau léger et flexible qui adhère bien à lui-même et à d’autres matériaux. Le PEHD est également facile à teindre et à mouler. Il fond à environ 230 degrés Celsius, mais dégage des vapeurs désagréables s’il est chauffé accidentellement à des températures plus élevées.

Dans l’impression 3D, le HDPE est souvent utilisé à la place de l’ABS, car les impressions comparables sont plus légères et plus résistantes que celles avec ABS. Le HDPE nécessite cependant des températures plus élevées pour imprimer, et peut dégager des émanations désagréables si la température est trop élevée. Il résiste à la plupart des produits chimiques, mais vous pouvez dissoudre le PEHD avec du limonène, un solvant couramment utilisé dans les nettoyants industriels. Le HDPE a tendance à se déformer: à mesure qu’il se refroidit, le PEHD se contracte légèrement, ce qui peut entraîner des impressions gondolées.

La solubilité dans limoleme signifie que le HDPE peut également être utilisé pour imprimer des supports pour des impressions 3D réalisées avec d’autres matériaux. Une fois l’impression terminée, les supports peuvent être dissous en immergeant l’impression dans du limonène, ce qui n’affecte pas les matériaux tels que l’ABS ou le PLA. Le HDPE nécessite une extrudeuse pouvant atteindre 230 ° C et un lit d’impression chauffé.

Avantages: Facilement dissous dans le limonène, un solvant commun; Poids léger

Inconvénients: Nécessite des températures élevées pour l’impression

Bon pour: Impressions légères, supports pour impressions ABS

Coût: 30 $ par kg

Compatible avec: Toute imprimante pouvant gérer l’ABS

T-Glase / PETT

Qu’est-ce que c’est: Le polyéthylène téréphtalate (PETT) est le nom chimique d’un matériau vendu sous le nom de t-glase. Il est similaire au polyester, souvent utilisé pour fabriquer des vêtements. Il fond à environ 230 degrés Celsius, mais se refroidit en un solide rigide qui ressemble au verre. Il peut être teint tout en conservant ses qualités vitreuses, il est donc disponible en plusieurs couleurs. T-glase est approuvé pour usage alimentaire par la FDA, vous pouvez donc l’utiliser pour faire des plats, des tasses et autres.

Pour l’impression 3D, la t-glase peut être imprimée sur un lit d’impression chauffé à environ 70 ° C. Elle est principalement vendue par Taulman, qui a introduit le matériau. Alors que le t-glase lui-même est solide et résistant, il doit être imprimé assez lentement pour que les couches adhèrent correctement. L’impression avec la t-glase est donc généralement beaucoup plus lente qu’avec d’autres matériaux.

Avantages: Sécurité alimentaire; Matériau clair à l’aspect de verre

Contre: Nécessite un lit d’impression chauffé; Lent à imprimer

Bon pour: Ustensiles, tasses et autres qui touchent les aliments.

Coût: 30 $ par kg

Compatible avec: les imprimantes FDM avec extrudeuses haute température et les lits d’impression chauffés, tels que Ultimaker 3 et TAZ 6

Filament de bois

Qu’est-ce que c’est: Ces filaments ne sont pas faits de bois, mais contiennent des particules de bois très fines combinées à du PLA et à un polymère qui les lie ensemble. Lorsqu’il est imprimé et poli, le matériau fini peut ressembler beaucoup au bois. Des versions sont disponibles pour de nombreux types de bois, du bambou à l’ébène et à l’acajou. Certains de ces filaments vous permettent de changer la couleur du matériau imprimé en faisant varier la température; à des températures plus élevées, les particules de bois prennent un aspect plus sombre et brûlé.

Avantages: Finition attrayante semblable au bois

Inconvénients: Finicky pour imprimer avec; Nécessite souvent un ponçage ou d’autres traitements pour obtenir l’aspect final souhaité

Bon pour: Sculptures ou sculptures en faux bois

Coût: 60 $ à 100 $ par kg

Compatible avec: Toute imprimante PLA, mais une expérimentation avec des paramètres sera nécessaire

Filament de métal

Qu’est-ce que c’est: Les filaments métalliques sont constitués de métaux très finement broyés combinés avec du PLA et une colle polymère. Cela signifie qu’ils impriment comme PLA, mais ont l’apparence des métaux lorsque vous polissez l’impression finale. Ils fonctionnent sur n’importe quelle imprimante standard prenant en charge le filament PLA.

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Les versions disponibles incluent des particules d’acier, de laiton, de bronze et de cuivre pour créer l’apparence et la sensation de ces métaux respectifs. L’ajout du métal modifie toutefois leur mode d’impression. L’expérimentation est donc nécessaire pour trouver les bons paramètres sur votre imprimante 3D. Ces filaments nécessitent également un ponçage ou un polissage pour créer un aspect métallique. Dès leur sortie de l’imprimante, elles ressemblent généralement à des céramiques, mais le brossage avec de la laine d’acier ou un vernis métallique exposera les particules métalliques pour créer un aspect métallique.

Les filaments de métal ne sont pas aussi lourds que le métal massif, de sorte qu’une impression de statue avec un filament de bronze ne pèsera pas autant qu’une version en bronze coulé. De plus, comme les particules de métal sont liées par le PLA et la colle, ces filaments ne conduisent pas l’électricité.

Avantages: Finition métal attrayante.

Inconvénients: nécessite une expérimentation pour trouver les paramètres d’impression corrects; Coûteux

Bien pour: Sculptures en métal, figurines

Coût: 75 $ à 120 $ par kg

Compatible avec: Toute imprimante PLA, mais une expérimentation avec des paramètres sera nécessaire

Mélange de fibres de carbone

Qu’est-ce que c’est: Les filaments de fibre de carbone – comme celui de MatterHackers qui utilise du nylon, ou celui de Proto-pâtes qui utilise du PLA – combinent la fibre de carbone et le filament pour vous offrir certains avantages: rigidité, résistance et très faible poids. Cependant, cela doit être utilisé avec prudence. La fibre de carbone est un matériau très abrasif qui peut user très rapidement la partie chaude de l’extrudeuse. Vous devrez donc vous procurer une extrudeuse renforcée ou la remplacer après quelques impressions.

Il existe une société qui fabrique de véritables imprimantes 3D en fibre de carbone: MarkForged. Ses imprimantes Mark Two, Onyx et Mark X peuvent imprimer en utilisant le propre filament en fibre de carbone de la société. Mais ces imprimantes ne sont pas bon marché; Le Mark Two vous coûtera 13 499 $, tandis que le filament de fibre de carbone qu’il utilise coûte 149 $ la bobine.

Avantages: Possède une partie de la résistance légère de la fibre de carbone

Inconvénients: Peut endommager certaines extrudeuses; Coûteux

Bon pour: Impressions structurelles qui doivent être solides et légères.

Coût: 50 $ à 120 $ par kg

Compatible avec: Toute imprimante FDM avec une extrudeuse remplaçable

Filament Flexible

Qu’est-ce que c’est: La plupart des matériaux d’impression 3D recherchent la rigidité et créent des impressions solides. Ce n’est pas toujours ce dont vous avez besoin, et les filaments flexibles comme NinjaFlex, PolyFlex ou TrueFlex produisent des impressions de type caoutchouc qui peuvent être utilisées pour fabriquer des éléments tels que des étuis de téléphone, des joints flexibles et des imprimés portables.

Cependant, cette flexibilité pose également un problème. Les imprimantes 3D FDM fonctionnent en poussant le filament dans l’extrudeuse chauffée, où il fond. Vous ne pouvez pas faire cela aussi facilement si le matériel est flexible: il ne ferait que bloquer la tête d’impression. La plupart des imprimantes devront donc être modifiées pour utiliser ces filaments souples. Le fabricant d’imprimantes 3D LulzBot, par exemple, propose une tête d’impression de remplacement, appelée Flexystruder, conçue pour traiter les filaments souples.

D’autres fabricants proposent ce qu’ils appellent des filaments semi-flexibles, comme le filament flexible MakerBots ou le nouveau TPU95 A d’Ultimaker. Celles-ci ne sont pas aussi élastiques que celles ci-dessus, mais elles offrent quand même une certaine flexibilité. Par exemple, le filament MakerBot devient flexible lorsque vous le placez dans de l’eau chaude, ce qui vous permet de remodeler ou d’ajuster une impression dans un endroit bien ajusté avant que le matériau ne refroidisse et redevienne rigide.

Avantages: Produit des impressions souples et souples

Inconvénients: nécessite la modification de l’imprimante ou de l’extrudeuse

Bon pour: Imprimés, couvertures de téléphone, jouets

Coût: 50 $ à 120 $ par kg, plus le coût d’une extrudeuse modifiée

Compatible avec: Toute imprimante FDM avec une extrudeuse remplaçable

Filament conducteur

De quoi s’agit-il: Les filaments conducteurs de sociétés comme Proto Pasta ou BlackMagic 3D combinent le PLA au graphène, une forme de carbone qui conduit l’électricité. Cela signifie que vous pouvez imprimer des circuits électriques directement sans avoir à ajouter de fils. Cela peut être utile pour des choses comme les boutons tactiles, les appareils électroniques portables ou les stylets qui conduisent l’électricité.

Ces matériaux nécessitent des soins lors de l’impression, car les calques de l’impression ne s’adaptent pas entre eux, tout comme le format PLA normal. Les empreintes ont également tendance à être cassantes et à les plier, elles peuvent casser la partie conductrice en graphène de sorte qu’elles ne conduisent plus l’électricité. Ils sont mieux utilisés avec le filament PLA normal. Généralement, vous imprimez un boîtier PLA autour des pièces qui conduisent l’électricité pour le protéger et lui donner plus de force.

Les filaments conducteurs ne sont pas bon marché. Vous payez généralement environ 70 $ pour une petite bobine de 100 g de ce nouveau filament expérimental.

Avantages: Conduit l’électricité; Estampes comme PLA

Les inconvénients: cher; Toujours très expérimental

Bon pour: L’impression 3D d’appareils électriques

Coût: 70 $ pour une petite bobine de 100 g

Compatible avec: La plupart des imprimantes prenant en charge le PLA

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