Comment choisir des filaments pour imprimante 3D ?

Relevant encore de la science-fiction il y a quelques années, l’impression 3D s’est aujourd’hui largement développé, que ce soit grâce aux professionnels de la fabrication de pièces plastiques, grâce aux entreprises innovantes ou encore grâce au mouvement des « makers » qui se réapproprient cette technologie pour fabriquer leurs propres éléments en plastiques. L’offre en matière d’imprimante 3D s’est ainsi largement développée avec des produits coûtant quelques centaines d’euros pour l’entrée de gamme, à plusieurs dizaines de milliers d’euros pour les plus performantes. Mais si la qualité d’une machine est évidemment cruciale pour réaliser des pièces à la qualitative rapidement, la qualité des consommables, en l’occurrence des filaments 3D l’est tout autant. Au fil de cet article, nous vous présenterons les principaux filaments 3D, leurs caractéristiques et avantages respectifs afin que vous puissiez sélectionner les bons produits pour vos projets

Comment fonctionne l’impression 3D ?

L’impression 3D est un processus dit de fabrication additive. Cette technologie permet à une imprimante 3D d’utiliser des matériaux en polymères pour créer des pièces en plastique. Le processus se déroule en plusieurs étapes :

• La modélisation 3D de la pièce à fabriquer à l’aide d’un logiciel de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) ;
• La conversion du fichier en fichier d’impression 3D à l’aide d’un logiciel de tranche afin de fournir des données lisibles et exploitables par l’imprimante 3D ;
• L’impression à proprement parler, avec la fusion puis l’extrusion d’un filament 3D,qui peut prendre plusieurs heures voire plusieurs jours selon la taille et la complexité de la pièce à fabriquer ;
• Les éventuelles finitions pouvant comprendre le retrait des excès de matière, la peinture et/ou le polissage.

Pourquoi choisir l’impression 3D pour la fabrication de pièces en plastique ?

Injection plastique, moulage par rotation, usinage CNC… et impression 3D. Il existe aujourd’hui de nombreuses techniques pour fabriquer des pièces en plastique. Chacune ayant leurs avantages et leurs inconvénients.
Dans notre cas, l’impression 3D, technologie de fabrication dite additive, se révèle particulièrement efficace et offre des avantages certains :

• Rapidité de conception : alors que, dans le cas de l’injection plastique par exemple, le processus de fabrication comprendre la création et la réalisation d’un moule, il suffit pour l’impression 3D de créer un modèle 3D et de l’imprimer.
• Liberté de conception : là encore, si l’on compare avec l’injection plastique, le processus de création est simplifié et il est possible de lancer la fabrication de prototypes rapidement.
• Réduction des coûts : si, nous l’avons en introduction, se lancer dans l’impression 3D demande évidemment de s’équiper, une imprimante 3D même parmi les plus performantes, n’atteint pas les coûts d’une presse à injection industrielle. Par ailleurs, il n’est pas nécessaire de passer par l’étape coûteuse du moule.
• Une solution flexible : parce que le processus d’impression repose sur la création d’un modèle numérique 3D, cette technique offre une grande flexibilité. En cas de correction oud d’évolution des pièces, il suffit de modifier le fichier.
• Liberté de design et forme complexe : les différentes techniques de fabrication de pièces plastiques ont souvent des limites, elles se contentent généralement de fabriquer des sous-ensembles ou des pièces simples. En revanche, l’impression 3D, par sa précision, permet de se lancer dans la fabrication de pièces complexes.

Bien entendu, l’impression 3D a aussi des limites : la taille des pièces à imprimer, limitée par la taille des imprimantes, une diversité des polymères utilisables encore limitée, une technologie peu adaptée à la fabrication de pièces en grandes séries.

Quelles sont les qualités attendues d’un filament 3D de qualité ?

Bien plus qu’un gadget, mais si les créations de certains « makers » peuvent donner ce sentiment, l’impression 3D est désormais utilisé par de plus en plus d’entreprises dans des secteurs industriels variés : aéronautique, automobile, médecine, etc. De tels secteurs de pointes ont donc de grandes exigences quant aux caractéristiques des polymères utilisés afin de garantir la qualité et la durabilité des pièces produits.

• Température de fusion et fluidité : qui dit impression 3D dit extrusion. Il est donc essentiel que les polymères utilisés aient une température de fusion adaptée à l’imprimante et une fluidité adaptée au processus ;
• Stabilité et précision : si une bonne fluidité est importante, elle ne doit pas être excessive, sans quoi la matière continuerait à couler une fois la couche déposée. Il serait alors impossible de respecter les formes attendues ;
• Résistance : le choix de filament se fait d’une part selon le contexte et les contraintes de fabrication, mais plus encore selon les contraintes d’usages. Ainsi, la pièce doit pouvoir résister qu’elle soit utilisée en extérieur, dans un milieu à fortes contraintes, dans le corps humain pour certaines pièces médicales, etc. ;
• Recyclage : de plus en plus d’acteurs sont attentifs à l’impact écologique de leur activité. Ainsi, en France et en Europe, les entreprises ayant recours à l’impression 3D sont chaque année plus nombreuses à opter pour des polymères recyclés et recyclables ;

Quels sont les principaux polymères utilisés pour la fabrication de filaments pour imprimante 3D ?

Les polymères plastiques les plus couramment utilisés par la technologies d’impression 3D sont :

• ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) : Il est utilisé pour imprimer des objets rigides et résistants. Il est souvent utilisé pour les jouets, les outils et les pièces de rechange.
• PLA (Acide Polylactique) : Il est fabriqué à partir de matières premières renouvelables et est souvent utilisé pour imprimer des objets de décoration ou des maquettes.
• PETG (Polyéthylène Téréphtalate Glycol) : Il est un matériau résistant et flexible, il est souvent utilisé pour les objets qui ont besoin d’être souples et résistants aux chocs.
• Nylon : Il est un matériau résistant, flexible et résistant à la chaleur, il est souvent utilisé pour les pièces mécaniques et les objets qui ont besoin d’être résistants à l’usure.
• TPU (Thermoplastic Polyurethane) : Il est un matériau souple et élastique qui est souvent utilisé pour les objets qui ont besoin d’être flexibles, comme les gants, les semelles de chaussures, et les pièces de protection.

Ainsi, les choix de matériaux dépendent de l’application de l’objet imprimé et des propriétés physiques requises pour l’objet.

Qui sont les principaux fournisseurs de filaments 3D en France ?

Le marché des fabricants et distributeurs de filaments 3D est particulièrement concurrentiels. La Chine est par exemple reconnus pour les faibles prix à l’achat. Mais après une période de découverte et un recul sur les projets passés, les industriels français sont désormais en recherche de polymères de grande qualité, et de plus en plus de filaments plus respectueux de l’environnement. Sur ces deux points, les fabricants français de filaments 3D sont en mesure d’apporter des réponses concrètes.
On peut ainsi relever le nom d’entreprises comme Kimya, ArianePlast, FrancoFil, SOVB3D, etc.

Romain