PLA : Tout comprendre sur ce matériau d’impression 3D
Nous allons vous présenter en détail le PLA, le matériau de base de l’impression 3D FDM. Il est important de bien le connaître car une bonne compréhension et maîtrise du PLA aura un impact à la fois sur l’apparence et la solidité de votre création. En fin d’article, je vous promets que cette matière n’aura plus aucun secret pour vous
Tout d’abord le PLA qu'est-ce que c'est ?
Le PLA ou en terme scientifique qui veut dire acide polylactique. C’est un des plastiques les plus courants dans notre vie quotidienne. Même s’il est moins présent que l'ABS qui lui est le deuxième matériau le plus utilisé en impressions. Le PLA est principalement utilisé pour des emballages alimentaires et des sacs plastiques. Le PLA a rapidement pris une position hégémonique dans l’impression 3D, pour ses nombreuses qualités.
Contrairement à l’ABS à base de pétrole, le PLA est un bioplastique. Généralement il provient de l’amidon de maïs, de cannes à sucre ou encore de la betterave.
État naturel du PLA
Dans des conditions industrielles, le PLA est biodégradable. Cela explique aussi sa couleur dans son état naturel, un beige vaguement translucide. Evidemment les producteurs de PLA vont pouvoir ajouter des pigments de couleur pour laisser libre court à votre créativité. Il existe même des pigments fluorescents.
Niveau prix, le PLA est peu coûteux. Vous pouvez acheter 1kg de PLA de base en moyenne à 20€. Les PLA particuliers peuvent évidemment coûter bien plus. Bien sûr des additifs vont avoir un impact sur le caractère biodégradable mais aussi sur les températures d’impression et sur la résistance mécanique du PLA.
Une matière simple à imprimer
Si le PLA est aussi populaire c’est probablement car c’est le plastique le plus facile à imprimer. Chez La Nouvelle École, nous recommandons toujours de débuter avec du PLA et de ne passer que sur d’autres manières une fois le PLA bien maîtrisé.
Le PLA a l’avantage de fondre à basse température, entre 190 et 220 degrés suivant le type de PLA. En règle générale, plus votre PLA est clair, moins il possède de pigment et moins la température d’impression nécessaire est importante. La température d'impression faible vous permet d'imprimer avec des imprimantes d'entrée de gamme sans soucis et de ne pas être sujette au warping (nous avons fait un article sur le sujet).
Exemple d’impression avec du PLA
Pour rappel mais nous avons fait une un article sur le warping, c’est quand votre plastique va refroidir trop rapidement provoquant un choc thermique déformant votre pièce et la décollant du plateau. Le warping est une des tannés de l’impression 3D et le PLA est quasiment immunisé par ce fléau. Étant donnée la température d’impression faible, il ne peut pas subir de choc thermique important. Je caricature car il y a d’autres facteurs à prendre en compte dans le warping mais à moins d’imprimer dans son congélateur à -16 degrés il n’y aura jamais plus de 200 degrés d'écart entre la température de la buse d’impression et la température ambiante de votre salle d’impression.
Cette qualité permets donc au PLA d’offrir un rendu de surface lisse et propre avec une bonne fusion en les différentes couches.
Le PLA est idéal pour valider des formes de prototype car vous pouvez essayer des figures assez techniques assez simplement sans prendre en compte les risques de déformations.
Post-traitement du PLA
Pour les personnes souhaitant appliquer un post-traitement ce n’est pas très compliqué. Vous pouvez le poncer avec du papier de verre pour retirer les stries d’impression ou encore coller différents morceaux de PLA avec de la colle cyanoacrylate. Vous pouvez aussi appliquer un kit de lissage en résine comme celui que nous avons développé pour protéger et lisser votre création. Vous allez ainsi retirer les stries d’impressions 3D.
Application de notre kit de lissage
La variété de PLA
Comme indiqué en début d’article, vous pouvez imprimer le PLA dans de nombreuses couleurs mais vous avez aussi la possibilité d'imprimer des PLA chargés avec d’autres matières comme de la poudre de bois, de la poussière de pierre, des paillettes et même des métaux. Encore une fois, cela va évidemment modifier les caractéristiques d’impressions et peut même endommager votre machines notamment en abimant votre buse avec des matériaux trop abrasif.
Bobines de PLA
Les défauts du PLA
Nous venons de vous vendre l’utilisation du PLA comme une matière miracle. Mais il y a évidemment des défauts et même des défauts majeurs. Le principal : il résiste mal à la chaleur. Disons que c’est souvent le revers de la médaille pour des matériaux s’imprimants à basse température. Le PLA va se déformer à partir des 40 degrés. Cela va donc fortement limiter son utilisation.
Il existe certes des variantes du PLA comme le PLA x-3 ou le HD PLA pouvant résister davantage à la température mais il doivent être recuit après impression. Aussi, le PLA n'a pas une bonne résistance à l’humidité (plus de 98%) et enfin le PLA ne présente pas une bonne résistance à l'impact. Ces trois facteurs limitent donc l’utilisation de pièces en PLA dans des conditions climatiques compliquées.
La fabrication de bobine de PLA
Le PLA n’est pas né avec l’impression 3D. Il est utilisé depuis longtemps déjà comme emballage et connait une augmentation de son utilisations par l’industrie du au contexte environnemental actuel.
Le PLA est au départ produit sous forme de granulés de 4mm de long dans sa couleur d’origine, beige. Les granules de PLA vont ensuite devoir être séchés pour réduire le taux d’humidité. Si les granules sont trop humides alors le filament produit va se casser en s'enroulant sur la bobine. Une fois correctement séché, les granulés de PLA vont entrer dans une extrudeuse. Une presse rotative va chauffer le PLA et le pousser sous pression vers un trou. Du PLA va donc sortir sous une forme de boudin visqueux de PLA brute.
C’est durant ce moment que l’on peut ajouter des pigments et des additifs pour être mélangé avec le PLA brute. Cette phase se nomme le masterbatch. Ce derniers sera ensuite poussé dans une extrudeuse.
Processus de fabrication de PLA
En sortie d’extrudeuse, vous n’obtenez pas encore le ligament final mais plutôt un boudin malléable qui lui sera étiré pour obtenir le diamètre de votre fil, généralement du 1,75mm. Plus votre boudin va s’éloigner de l’extrudeuse plus le diamètre va diminuer. Le fil sera ensuite refroidi dans une routière remplie d’eau, puis séché et roulé sur une bobine par pack de 20 ou 50kg permettant ensuite de produire des bobines de PLA individuel de 500g à 1kg.
Pour obtenir un diamètre parfait, un contrôle au laser est effectué. D’ailleurs certains fabricants proposent de partager le fichier du diamètre de votre fil pour une précision optimale dans le paramétrage de votre machine. Mais c’est évidemment dans le cadre d’une utilisation professionnelle nécessitant une précision très important.
Paramétrage du PLA
Il existe aujourd'hui de nombreux fabricants de PLA et de nombreux PLA différents par marque. Vous devez donc paramétrer correctement votre slicer, en utilisant les paramètres recommandés par le fabricants et non utiliser les mêmes réglages pour tous les PLA.
Evidemment nous vous recommandons de faire un test avec une tour de température pour trouver le réglage idéal.
Si vous avez des questions concernants les matières à imprimer ainsi que les consommables dans l’impression 3D, n’hésitez pas à nous contacter. Aussi, si vous voulez former sur différents type de matériaux ou simplement vous former dans l’impression 3D de manière générale, sachez que nous avons créé une formation qui s’adapte à vos objectifs !