- 3denligne
- 18 janvier 2024
Guide d'achat : Quel filament 3D choisir ?
Répondre à la question de quel filament d’impression 3D choisir n’est pas toujours simple lorsque l’on découvre l’impression 3D ou les thermoplastiques de manière plus générale. Il est donc nécessaire dans un premier temps d’être guidé dans ce processus de sélection.
Quand on débute dans la fabrication additive, il est important de bien connaître les possibilités, les avantages et les limites de chaque type de filament d’impression 3D. Nous allons donc commencer par rappeler au travers de ce guide, les types de matériaux disponibles et évoquer les principales données qui caractérisent un matériau plastique.
Quels sont les limites de son imprimante 3D ?
Votre imprimante 3D possède certaines limites, généralement liées aux températures atteignables. En effet, les imprimantes hobbyistes seront généralement limitées à l’utilisation des filaments les moins exigeants et sensibles alors que les versions professionnelles seront capables d’aller travailler les plus performants. Attention donc aux températures d’extrusion et à la température du plateau de votre imprimante 3D qui vont conditionner les filaments disponibles.
Selon votre modèle d’imprimante, il est possible que vous ne puissiez utiliser que les filaments de type standard ou flexible.
Comprendre les données techniques des matériaux pour savoir quel filament choisir
Les fiches techniques des filaments d’impression renseignent les caractéristiques et informations utiles à la compréhension du comportement final du matériau.
Ces caractéristiques de résistance mécaniques, thermiques ou aux chocs sont globalement disponibles mais pas toujours évidentes à cerner. Ce guide de choix va déjà expliquer ces notions.
Généralement, les points forts annoncés par un type de filament sont mis en avant par les tests appropriés. Par exemple, un filament dédié à la résistance aux chocs aura passé ce test. Ce qui ne sera pas forcément le cas d’un matériau davantage dédié à autre chose
Module de Young
Le module de Young ou module d’élasticité exprimé en Mpa indique la rigidité du filament utilisé, plus cette valeur est élevée, plus la rigidité de votre matériau est importante. Cette constante relie la contrainte de traction et la déformation d’un matériau.
Ainsi, on considère un matériau rigide si celui-ci offre une valeur de module supérieur à 1800. Cela indique qu’il faudra une force suffisamment élevée pour faire fléchir ou étirer celui-ci
Les filaments flexibles sont ceux ayant une valeur de module la plus faible.
Dureté Shore
La valeur de dureté Shore correspond à la dureté de votre filament ou résine. Chaque matériau plastique, métallique ou organique possède une dureté propre. Pour un plastique, on utilisera les échelles de dureté shore A ou D. La dureté est calculée par la mesure de l’enfoncement d’une pointe dans votre matériau.
Finalement, on pourra assimiler la dureté à sa souplesse ou son élasticité mais étudié localement. Les fabricants de filaments ou de résines proposent des matériaux dits flexibles ou élastiques : 98A pour les moins flexibles jusqu’à 50A pour les plus souples et élastiques. Choisir un filament ou une résine flexible selon cette plage de dureté permet d’obtenir des résultats adaptés aux besoins.
Allongement à la rupture
L’élasticité du filament d’impression 3D va conditionner sa souplesse, sa résistance à la flexion et à la déformation… Un matériau avec une valeur d’élasticité très faible (< 5 %) sera rigide et cassant. Au contraire, une forte élongation (exprimée en %) indiquera que votre filament va avoir une tendance à s’étirer plutôt qu’à casser lors de l’application d’une contrainte.
Néanmoins, en impression 3D, la résistance à l’élongation est différente selon l’axe testé. A l’horizontale, la résistance est maximale. Le test de l’élongation est finalement le résultat de la déformation maximum mesurée pendant le test de traction.
Résistance à l'impact
La résistance aux chocs selon les tests Izod ou Charpy va répondre à la contrainte de l’impact et mesurera la limite acceptable avant rupture de l’éprouvette. Testées horizontalement ou verticalement, avec entaille ou non, ces valeurs de résistance à l’impact sont généralement complexes à interpréter.
Pour simplifier, plus la valeur est élevée, plus la force nécessaire pour la rupture est importante. Un matériau très rigide sera généralement moins résistant aux chocs, alors que par défaut des matériaux plus souples absorbent davantage ceux-ci.
Indépendamment de ces tests, il est important de préciser que la résistance aux chocs sera variable non seulement selon votre choix de filament, mais aussi selon votre qualité d’impression. La liaison intercouche de votre objet doit être optimale pour maximiser cette résistance.
Températures
Les différentes informations concernant les résistances à la température sont parfois trompeuses. Température de fléchissement sous charge (HDT), température de transition vitreuse ou de fusion, ces notions évoquent le comportement des plastiques selon différents facteurs.
En réalité, les informations utiles à relever pour connaître les limites d’exploitation d’un filament sont les valeurs HDT ou résistance à la température sous charge. Déclinées sous 2 charges ces valeurs indiquent la température à laquelle l’éprouvette commence à se déformer.
Les autres valeurs correspondent davantage à des états de transition de la matière qui peuvent aider à paramétrer la température d’extrusion et de chauffe du plateau.
Résistance à la flexion
La résistance à la flexion exprimée en MPa correspond à la force nécessaire permettant de faire fléchir l’éprouvette test. Plus la valeur est élevée, plus la force nécessaire pour réaliser une flexion de l’éprouvette est importante.
Il existe deux types de tests, la résistance élastique à la flexion et sa résistance ultime. Ces valeurs indiquent respectivement une flexion avec retour sans déformation (phase élastique) et une flexion avec déformation irrémédiable.
Résistance à la traction
La résistance à la traction est elle aussi exprimée en MPa. Elle a le même but que le test de résistance en flexion mais en testant ici les forces et limites de l’éprouvette qui subit une traction, un étirement, un allongement. Plus le résultat est élevé, plus il faudra déployer de force pour atteindre cette limite en traction.
On parle alors de résistance à la traction et de résistance à la rupture. Cette valeur en MPa est corrélée aux taux d’allongement produit pendant cet effort.