L’intérêt des filaments 3D : comment bien s’en servir ?

par Didier

Le terme « 3D » est l’abréviation de l’expression « troisième dimension ». En géométrie, la troisième dimension représente la dimension des volumes. En réalité, elle détermine la façon dont l’espace est perçu en longueur, en largeur et en profondeur. La 3D est aujourd’hui utilisée pour visualiser un objet qui en réalité n’existe pas encore ou n’existe plus.

Cette visualisation est notamment possible grâce à l’impression 3D qui a généralement recours aux filaments 3D. Découvrez l’essentiel sur les filaments 3D et profitez de bonnes astuces pour bien vous en servir afin de réussir les impressions 3D !

Filaments 3D : qu’est-ce que c’est ?

Le filament 3D est un rouleau de fil sous forme de bobine contenue dans une imprimante 3D. C’est l’un des principaux éléments de ce dispositif. Une impression 3D de qualité dépend fortement du filament utilisé. En réalité, il existe une multitude de filaments 3D présentant diverses caractéristiques et propriétés.

Le filament 3D est la matière première d’une création 3D. On distingue trois différentes catégories de filament 3D. Elles sont efficaces et adoptées pour des créations graphiques et artistiques spécifiques.

Les filaments 3D standards

Les filaments 3D standards sont les plus utilisés. Les imprimantes 3D de bureau sont généralement équipées de cette catégorie de filament. Faciles à utiliser, ils présentent d’excellentes propriétés physiques.

PLA filament

Pour les amateurs d’impression 3D, le filament en acide polylactique (PLA) est le plus adapté. Il est très prisé et, d’ailleurs, il est le plus populaire. En effet, l’acide polylactique permet de faire une impression 3D à des températures moins élevées (habituellement entre 180 °C et 230 °C). C’est un thermoplastique robuste qui présente un large choix de couleurs et de style. Toutefois, il est peu flexible.

En outre, le PLA ne dégage aucune mauvaise odeur et il est respectueux de l’environnement. Par ailleurs, le filament 3d PLA est fragile. Il n’est pas approprié de s’en servir pour des objets qui pourraient se plier ou se tordre au cours de la manipulation.

ABS filament

L’ABS ou l’acrylonitrile butadiène styrène est le second filament 3D le plus utilisé et le plus populaire dans l’univers des impressions 3D. Il a une longue durabilité et sert à faire des impressions sous haute température (210 °C à 250 °C). Les ABS sont bien solides, mais aussi, ils sont flexibles. Ils peuvent servir à concevoir des objets qui peuvent souvent tomber. Il s’agit de coques de téléphone par téléphone.

Toutefois, le filament ABS nécessite une buse d’impression très résistante. Par ailleurs, les objets imprimés avec ce type de filament se déforment facilement. Ils dégagent parfois une odeur dangereuse. Il n’est pas du tout adapté aux objets à usage alimentaire.

PETG filament

Le polyéthylène téréphtalate est reconnu comme étant le plastique le plus utilisé au monde. C’est le polymère avec lequel les bouteilles d’eau sont fabriquées. Il se retrouve aussi dans les contenants alimentaires et dans certains textiles. Le filament 3D PETG est translucide, peu fragile et surtout, il s’utilise très facilement. Alors, il est plus flexible et plus durable que les filaments Placet ABS.

Par ailleurs, le filament 3D PETG supporte les températures d’impression allant de 220 °C à 250 °C. Il est adapté pour la fabrication d’objets qui pourraient être soumis à de très fortes pressions. Néanmoins, le filament 3d PETG est sensible à l’humidité et la surface des objets qu’il sert à concevoir se raye assez facilement.

Les filaments 3D composites et ludiques

Cette catégorie de filament 3D met davantage l’accent sur l’aspect esthétique, sur la composition ainsi que sur les effets spéciaux. C’est pourquoi les filaments de cette catégorie sont davantage utilisés pour les projets ludiques.

Filament 3D en bois

Le filament 3D en bois n’est pas tout à fait de bois. En réalité, c’est un mélange de fibre de bois (le pin, le bouleau, le cèdre, le saule, le bambou, l’olivier, etc.) et de PLA. Le filament 3D en bois présente une robustesse et une flexibilité assez réduites. De plus, il supporte une très haute température d’impression. Le cas échéant, l’objet présente une apparence de bois brûlé ou de bois caramélisé.

Le filament 3D en bois est adéquat pour la fabrication de petits objets qui traineront sur un bureau ou une étagère. Par exemple, il s’agit de figurines. En outre, l’aspect des créations peut être fortement amélioré après l’impression avec du filament 3D en bois.

Filament 3D en métal

Comme le filament en bois, le filament en métal n’est pas fait uniquement de métaux. En effet, c’est un mélange de poudre métallique (cuivre, acier inoxydable, bronze, etc.) et du PLA ou de l’ABS. Ce mélange est 10 fois plus dense que le PLA ou l’ABS uniquement. Les objets imprimés avec du filament 3D en métal offrent un vrai aspect métallique.

C’est aussi un filament idéal à la fois pour l’esthétique que le fonctionnel. Ainsi, il est utilisé pour des pièces fonctionnelles telles que des outils ou des éléments de finition. Toutefois, l’impression 3D avec du filament métal n’est pas vraiment facile et elle est très abrasive pour la buse.

Filament 3D conducteur

Les filaments 3D conducteur sont faits de PLA ou d’ABS et de particules de carbone. Ils sont durables, solides et flexibles. En effet, cette catégorie de filament 3D est adaptée pour les projets structurels et mécaniques. Ainsi, elle est généralement prisée par les ingénieurs informatiques ou des génies électriques.

En réalité, les filaments 3D conducteurs n’admettent qu’un voltage basse tension pour la réalisation de projets électroniques avec toute sorte de personnalisation. Les manettes de jeux vidéo, les claviers numériques ainsi que les pavés tactiles ont été conçus par impression avec filament 3D conducteur.

Filament 3D magnétique

C’est un autre type de filament conducteur. Avec ce modèle, en lieu et place de particules de carbone, c’est le fer en poudre qui accompagne le PLA ou l’ABS. Les objets fabriqués avec ce type de filament sont ferromagnétiques. C’est-à-dire qu’ils se collent aux aimants, sans en être.

Les filaments 3D professionnels

Les filaments 3D professionnels ne se retrouvent presque pas dans l’impression 3D amateurs. En effet, ils sont utilisés pour une application précise : soit commerciale, soit industrielle. De plus, ils ont chacun une fonction précise et ce ne sont pas que des matériaux d’impression.

Fibre de carbone

Le filament 3D fibre de carbone n’est rien d’autre que le PLA, l’ABS ou le PETG renforcé avec de la fibre de carbone. Il est structurellement robuste et présente une faible densité. Ainsi, il résiste dans différentes conditions d’utilisations. Ce filament est adapté pour la fabrication des composantes mécaniques. Par ailleurs, il provoque la rapide usure de la buse de l’imprimante 3D.

PC-ABS

Le filament PC-ABS représente l’alliage polycarbonate et ABS. C’est un thermoplastique très solide qui combine robustesse et résistance thermique du polycarbonate avec la flexibilité de l’ABS. Il est utilisé dans les secteurs de l’automobile, de la télécommunication ou encore des applications électroniques.

De façon spécifique, ce filament s’utilise pour l’impression de prototypes fonctionnels, d’outillages ou de pièces en petite série devant résister aux chocs et aux impacts de faible intensité. Petit bémol, le filament PC-ABS demande une température très élevée de la buse et est sensible à l’humidité.

HIPS

Polystyrène-choc ou HIPS, ce filament 3D allie parfaitement la rigidité et la résistance du polystyrène et l’élasticité du caoutchouc. Ce type de filament 3D sert à confectionner les parties telles que les bras de figurines ayant un angle trop abrupt qui ont besoin d’un support pour une bonne formation. Par ailleurs, un post-traitement est nécessaire pour retirer les supports uniquement compatibles à l’ABS.

Quels sont les domaines d’utilisation des filaments 3D ?

Les filaments 3D sont principalement utilisés pour l’impression 3D. Parler des domaines d’application de ces filaments revient à évoquer les domaines d’application de l’impression 3D. En réalité, l’impression 3D a impacté de nombreux secteurs d’activité. Ils vont du domaine médical à l’art et à l’architecture en passant par l’automobile, l’aéronautique et la joaillerie.

Médecine

Sur le plan médical, l’impression 3D offre de nombreuses opportunités à l’industrie pharmaceutique, à la recherche médicale et à la chirurgie. Grâce à certains filaments spécifiques, des prothèses et implants ont pu être réalisés pour soulager des patients atteints de handicap moteur. De même, des gabarits sont conçus pour préparer des interventions chirurgicales délicates.

Automobile

Dans l’industrie des automobiles, les constructeurs de voitures utilisent aujourd’hui des impressions 3D pour régler les préoccupations écologiques en construisant des véhicules plus légers et plus efficaces. Le processus de fabrication est revu dans son intégralité.

Bâtiment et architecture

L’impression 3D permet de visualiser et de mieux valoriser les projets d’architectures, les plans de bâtiment et autres. Avec du filament 3D en bois par exemple, la maquette peut être conçue avec tous les détails près. Cela permet de mieux apprécier le projet et de faire d’éventuelles corrections avant sa réalisation proprement dite.

Ameublement et design

Dans l’industrie du meuble, l’impression 3D permet de véritablement repousser les limites de la créativité. En effet, elle permet de créer des meubles sur mesure utiles et esthétiques. De plus, elle permet de réduire le temps de conception de manière considérable. Elle offre également une plus grande diversité de formes aux meubles. Les possibilités de personnalisation y sont multiples.

Comment choisir son filament 3D ?

Il est nécessaire de se baser sur différents critères pour bien choisir un filament 3D. Le filament doit d’abord être compatible à l’imprimante 3D. Aussi, il doit mettre en valeur l’objet à imprimer.

Les caractéristiques de la machine

Il est primordial de connaître les caractéristiques de son imprimante 3D afin de choisir le filament qui lui est adapté. En réalité, il existe deux différentes catégories d’imprimante 3D à savoir les imprimantes propriétaires et les imprimantes ouvertes. De même, chaque filament a des paramètres d’impression spécifiques.

D’autres caractéristiques de la machine doivent également être prises en compte. Ce sont entre autres :

  • la température d’extrusion ;
  • le diamètre du filament idéal pour la machine ;
  • le plateau chauffant.

En tenant compte de ces éléments, le choix se portera sur le filament adapté à l’imprimante. Toutefois, il faut encore s’assurer d’avoir le meilleur rendu possible pour l’objet à imprimer.

Les propriétés esthétiques

Les propriétés esthétiques sont le second paramètre qui conditionne le choix d’un filament 3D. Elles servent à optimiser la qualité attendue pour l’objet à imprimer. Les propriétés esthétiques d’un filament 3D se basent sur :

  • la restitution du détail ;
  • la qualité de la surface de l’objet ;
  • la texture ;
  • le post-traitement.

En réalité, le niveau de détail dépend des propriétés des matériaux et de la qualité du filament utilisé. Tous ces critères pris en compte pour le choix du filament 3D permettent d’avoir une très grande esthétique sur les objets imprimés.

Les propriétés mécaniques

Les filaments 3D possèdent également des propriétés mécaniques. Ce sont entre autres la résistance au choc, la flexion et l’élasticité. Par exemple, si l’objet à concevoir résiste aux chocs et ne nécessite que peu de flexion, il faudra choisir un filament 3D adapté.

Par ailleurs, les propriétés thermiques et les contraintes de fabrication sont également des critères importants à considérer pour le choix du filament 3D.

Comment optimiser son impression 3D ?

Se doter du filament 3D pour son impression est une chose. Réussir l’impression en est une autre. Il existe des astuces simples et efficaces pour réussir une impression 3D.

Le paramétrage

Un point capital pour réussir son impression 3D : trouver un rapport température-vitesse optimal. En réalité, avec l’augmentation de la température d’impression, le matériau peut changer d’état (plus liquide ou plus visqueux). Alors, il faut trouver la vitesse idéale pour que l’impression soit de qualité. Lorsque le filament est très visqueux par exemple, la vitesse d’impression doit être basse afin d’éviter les rétractions excessives de la roue crantée du système d’extrusion de l’imprimante et le bouchage prématuré de la buse.

En outre, il est important de choisir le taux de remplissage adéquat. Il correspond au pourcentage auquel l’intérieur de la pièce est imprimé. Ainsi, plus il est grand, plus la résistance de la pièce sera élevée et elle sera plus lourde. Un taux de remplissage compris entre 10 et 30 % est recommandé pour les pièces légères. Cependant, les pièces résistantes qui devront supporter certaines manipulations doivent être imprimées avec un taux de remplissage allant de 40 à 60 %.

Un support adéquat

L’impression 3D se fait avec un support. Le plus utilisé est le raft. Les rafts sont des couches déposées sur le plateau. C’est sur ces dernières que l’impression est déposée. Ces couches sont plus épaisses et permettent une meilleure adhésion de votre pièce au plateau. En outre, il est important de bien orienter le support pour avoir un résultat satisfaisant.

Des conseils d’entretien

L’entretien de l’imprimante 3D permet également de réussir les impressions. Vous devez absolument conserver les bobines des filaments 3D dans un endroit sec et à l’abri de l’humidité. Aussi, il est important de nettoyer les résidus de plastique sur le plateau après chaque impression. Entretenez également la buse de l’imprimante. Il est primordial de le nettoyer au moindre signe d’encrassement.

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