Quel matériau utiliser en impression 3D ?

Nous allons essayer de répondre à une question simple : quel est le meilleur matériau d’impression 3D ? 

Vous nous voyez venir mais vous vous imaginez bien, il n’existe malheureusement pas de matériaux d’impression parfait. Si dans nos formations à l'impression 3D nous utilisons quasiment toujours du PLA cela n’est pas car c’est une matière miracle, loin de là. 

PLA / ABS

En réalité tout va dépendre du type d’impression 3D que vous souhaitez réaliser, de votre niveau mais aussi de votre équipement et de votre budget.  Dans cet article nous allons plutôt vous aider, ou du moins essayer de vous aider, dans votre choix de matière en vous présentant les 9 bonnes questions pour sélectionner votre matière en fonction de votre besoin.

Pour cela je vais prendre comme exemple les 6 matières les plus populaires en impression 3D FDM. J’ai nommé dans l’ordre de popularité le PLA, ABS, PET, TPU, Nylon et PC. Si par hasard je ne site pas certaines des matières, considérez que la matière possède des propriétés intermédiaires.  

Quel est votre budget ?

Commençons  par un facteur simple : l’Argent !

Le PLA et l’ABS sont de loin les matières les plus économiques. Vous pouvez trouver du PLA et de l’ABS dans les 20 euros le kilo. Évidemment vous pouvez trouver des PLA et ABS spécifiques pour des prix bien plus importants.

Si vous êtes bricoleur vous pouvez aussi fabriquer vos propres bobines de PETG. Techniquement c’est du PET mais les deux matières sont quasiment identiques. Pour les matières comme le Nylon, polycarbonate et le TPU vous pouvez trouver de bonne bobines à 40, 50 euros le kilos. 

Quel est votre niveau d'impression ?  

La facilité d’impression est un facteur clé surtout, si vous êtes débutant dans l’impression 3D. 

Qu’est ce que la facilité d’impression ? La vitesse maximum d’impression, l'adhérence de votre objet à votre plateau, la probabilité d’échec de votre impression, la précision de votre débit et bien plus. 

Clairement le plus simple c’est le PLA. C’est une des raisons de la popularité de ce filament et la raison principale pour laquelle nous formons toujours les débutants avec cette matière plus permissive. Vous pouvez aussi tester le PETG. C'est le fameux plastique des bouteilles d’eau, lui aussi assez simple de prise en mains. 

Exemple de PLA

Le plus complexe c’est sans conteste le TPU, une matière flexible. Nous la recommandons uniquement aux personnes déjà très expérimentées. 

Ensuite pour l'impression du polycarcarbonate (PC) et de l’ABS, ce sont des matières soumises au risque de warping. Nous vous déconseillons d’imprimer ce type de matière si vous n’avez pas de caisson thermique et de plateau chauffant. 

Quelle est la contrainte maximale subie par votre objet ?

La contrainte maximale d'un objet est la plus grande tension subie par l'objet à un moment donné. C’est la limite maximale avant de se briser ou de se déformer de manière permanente.

Plusieurs facteurs peuvent évidemment l’influencer, la forme, la taille, la densité et les conditions environnementales. Même avec une matière supposée moins résistante à la contrainte, si vous prenez en compte les bons paramètres vous pouvez avoir des résultats intéressants. 

Néanmoins en règle générale le polycarbonate a une résistance forte à la traction suivie du PLA. Au contraire du TPU, nylon et du PET avec une résistance faible. 

Votre objectif est t'il soumis à une élongation à la rupture importante ?

Pour calculer cela il faut analyser le point de rupture quand une force de traction tire sur une pièce.

Encore une fois ce dernier peut être influencé par d’autres facteurs que la matière en elle-même comme par exemple la microstructure et la température.

Plus un objet doit absorber de charges et de contraintes, plus cette dernière doit être importante. 

Le TPU est de par sa nature flexible offre une  élongation à la rupture très forte. Surtout si vous savez l’imprimer correctement.  À contrario le PLA, ABS, PETG et PC offrent des élongations à la rupture faible . Seul le nylon pourrait être classé dans un entre-deux.

Quelle résistance aux chocs doit supporter votre création ?

Pour rappel, c'est la capacité d'un objet à résister à des charges soudaines ou à des impacts. Dans cette catégorie le TPU est encore une fois résistante aux chocs. C’est la raison pour laquelle de nombreuses coques de téléphone sont en TPU. Le pire dans cette catégorie est le PLA. Vous en avez peut-être fait l’expérience chez vous avec des pièces qui se sont brisées net sous un point trop important. 

Quelle adhérence entre vos couches recherchez vous ?

Le facteur est aussi nommé pour les connaisseurs "isotropie". Pour faire simple, plus l'adhérence de couche est élevée plus l'objet est isotrope. Plus un objet possède de l'isotropie plus les propriétés mécaniques sont identiques dans toutes les directions. Cela signifie que le matériau répond de la même manière aux forces appliquées dans n'importe quelle direction, indépendamment de l'orientation de la charge.

Lors de la conception d'un objet en 3D, il est donc important de réfléchir à la manière dont vous allez l’imprimer et donc il va ensuite recevoir des charges.

Le nylon et l’ABS proposent une adhérence entre les couches faibles. Le mieux sera le PLA avec une bonne adhérence de couche.

Votre création doit-elle résister à la chaleur ?

Facteur simple à comprendre. Plus la température maximale est importante, plus il pourra résister à de fortes chaleurs avant de se ramollir et de se déformer. 

Le PLA et le Nylon résistent mal à la chaleur. Pour vous donner un exemple, une pièce en PLA dans votre voiture au soleil l’été va déjà se déformer. Le mieux sera de fabriquer votre pièce en PC et en ABS. 

Votre qualité d’impression ?  

La qualité de l'impression est évidemment très importante surtout pour des impressions 3D à but d’exposition comme des figurines ou des maquettes.

Évidemment il existe des solutions pour lisser les impressions 3D comme l’acétone pour l’ABS ou même des kit de lissage pour l’ensemble des matière d’impression excepté en TPU.

De manière générale et hors poste traitement, le PLA offre la meilleure qualité d'impression car il est simple d’impression et vous permet donc d’avoir de bon rendu facilement. Quant au TPU il vous apportera des résultats généralement décevants surtout sur des détails précis. 

Le risque sanitaire ?

Vous le savez, l'impression 3D peut présenter des risques pour la santé avec l' exposition à des particules fines et à des substances toxiques notamment durant la fusion et la solidification de la matière. 

Quelle que soit la matière, mieux vaut éviter de respirer des particules fines. Le pire dans cette catégorie est probablement l’ABS.

Si vous souhaitez utiliser des matières dans un cadre alimentaire vous pouvez utiliser du PETG, du PLA ou encore du nylon. Mais attention à prendre des bobines spécifiques. Car sinon il peuvent rajouter des additifs en plus de la matière nocive pour la santé. Vous imaginez bien qu’un PLA florésent n’est peut être pas des plus sécurisé. 

Conclusion :

Bon gardez en tête que étonnamment une même matière d’un fabricant à un autre peut être très différente. C’est ici davantage qu'une moyenne. De même, la structure et l’orientation jouent un rôle important dans la qualité de votre objet. Souvent il peut être plus simple de retravailler la forme et la résistance d’un objet au lieu de changer de matière d’impression. 

Si vous souhaitez vous perfectionner en impression 3D vous pouvez prendre un Rdv avec nous pour vous inscrire à notre formation impression 3D.