Matière d’impression 3D
Dans les dernières article nous avons abordé les matières stars de l’impression j’ai nommé PLA, ABS et le PETG mais évidemment il en existe bien d’autres.
Pour obtenir des pièces imprimées de haute qualité et répondant à des exigences spécifiques, il existe néanmoins d’autres matières. Dans cette article, nous allons présenter sans rentrer dans les détails sept autres matériaux d'impression 3D et leurs caractéristiques principales : le Nylon, le TPU, le PVA, le Polycarbonate aussi nommé PC, le bois, les métaux et la céramique.
Pour chaque matériau, nous allons explorer ses propriétés physiques, les méthodes d'impression recommandées, les paramètres d'impression à utiliser et les applications possibles. L’objectif est de pouvoir stimuler votre réactivité en vous présentant de nouvelles possibilités.
Nylon : un matériau résistant et flexible.
Commençons donc par le Nylon.
Caractéristiques physiques : le nylon est un matériau résistant, léger, flexible et extrêmement résistant. Il a une température de fusion élevée, ce qui signifie qu'il va pouvoir résister à des températures plus élevées que de nombreuses autres matières d’impression.
Applications : le nylon n’est pas tellement utilisé par les amateurs d’impression 3D, il est souvent utilisé pour les pièces mécaniques, les engrenages, les prototypes fonctionnels et les pièces qui nécessitent une certaine flexibilité ou résilience, comme les joints et les attaches.
Préparation de l'impression : comme pour de nombreux autres matériaux d'impression 3D, il est important de préparer correctement le nylon avant l'impression. Le nylon est hygroscopique, ce qui signifie qu'il absorbe l'humidité de l'air ambiant. Pour cette raison, il est recommandé de stocker le nylon dans un endroit sec et de le sécher avant l'impression.
Post-traitement : après l'impression, il est possible de post-traiter le nylon pour améliorer ses propriétés physiques. Par exemple, le nylon peut être trempé dans de l'eau chaude pour augmenter sa résistance et sa rigidité.
Comme toujours les paramètres d'impression 3D pour le nylon vont varier en fonction du type de la marque du filament, de l'imprimante 3D, et de l’environnement d’impression. Voici ici les recommandation général pour l'impression de nylon :
Température d'impression : la température d'impression optimale pour le nylon est d'environ 250-270° degrés. C’est donc très important. Il faut régler la température d'impression correctement pour éviter les problèmes de warping ou de sous extrusion.
Lit d'impression chauffé : comme pour l’ABS, le nylon a tendance à se déformer lorsqu'il refroidit. Il est très soumis au warping. Pour éviter cela, il est recommandé d'utiliser un lit d'impression chauffé pour maintenir une température proche du point de transition autour de 70-80°C.
Vitesse d'impression : la vitesse optimale pour le nylon est généralement plus lente que pour d'autres matériaux. Une vitesse d'impression de 30-40 mm/s est recommandée pour éviter les problèmes de qualité d'impression.
Ventilation : Comme pour les matières soumises à la déformation durant des chocs thermiques, il est recommandé de désactiver la ventilation lors de l'impression. Un refroidissement rapide va entraîner des problèmes de warping.
Adhérence : le nylon peut avoir des problèmes d'adhérence sur le lit d'impression. Notamment si la pièce se déforme. Vous pouvez donc appliquer du ruban adhésif, de la laque ou autre technique habituels pour maintenir fermement votre création.
Séchage : Le nylon a tendance à absorber l'humidité de l'air ambiant, il est donc important de sécher correctement le filament de nylon avant l'impression. Il est recommandé de sécher le nylon pendant environ 4 à 6 heures. Évitez donc de retirer le plastique de protection durant l’entreposage de la bobine.
En bref, le nylon est un matériau thermoplastique utilisé en raison de sa résistance, de sa légèreté et de sa flexibilité. Vous ne verrez pas d’amateur fabricant des figurines avec du Nylon. Il sera utilisé pour la fabrication de pièces mécaniques ou pour des prototypes fonctionnels. De plus les premier prix sont aux alentours de 65 euros le kilos.
TPU : un matériau élastique et flexible
Le TPU nommé Polyuréthane Thermoplastique est un matériau d'impression 3D élastique et flexible.
Caractéristiques physiques : Le TPU est donc un matériau élastique et flexible. Il peut être transparent ou opaque et est disponible en différentes duretés allant de très souple à assez rigide.
Applications : Le TPU est utilisé pour les pièces qui nécessitent de l’élasticité, comme les joints, les joints toriques, les semelles de chaussures, les jouets pour enfants, les pièces d'équipement de sport et les coques de protection pour les appareils électroniques.
Préparation de l'impression : Avant l'impression il est important de stocker le TPU dans un endroit sec et frais.
Post-traitement : Le TPU ne nécessite pas de post-traitement
Les paramètres d'impression 3D sont assez complexes de prise en main et je vous déconseille de l’imprimer si vous êtes novice. Cependant, voici quelques conseils pour l'impression de ce type de matière :
Température d'impression : la température d'impression optimale pour le TPU varie entre 210 et 230°C. Attention à régler la bonne température car cette matière à de fâcheuse tendance à boucher votre buse d’impression.
Lit d'impression chauffé : Vous pouvez utiliser un lit d'impression chauffé pour maintenir une température stable autour de 50-60°C.
Vitesse d'impression : la vitesse d'impression optimale pour le TPU est lente. Une vitesse d'impression de 20-30 mm/s est conseillée pour éviter les problèmes de qualité d'impression.
Ventilation : il est généralement recommandé de désactiver la ventilation lors de l'impression de TPU, car le refroidissement rapide peut entraîner des problèmes de déformation ou de qualité d'impression.
Rétraction : la rétraction est le retrait du filament de l'extrudeur pour éviter les filaments enchevêtrés et les bouchons d'extrudeur. Le TPU est souvent sensible à la rétraction, il est donc recommandé de réduire les paramètres de rétraction ou de les désactiver complètement.
Ces paramètres sont des recommandations générales et il est important de tester et d'ajuster les paramètres pour chaque situation d'impression individuelle.
En clair, le TPU est un matériau d'impression 3D élastique et flexible qui est souvent utilisé pour les pièces qui nécessitent des propriétés mécaniques particulières, comme la résilience, l'élasticité et la résistance aux chocs. Il est souvent imprimé en utilisant la technologie FDM et nécessite des extrudeurs spéciaux pour une meilleure alimentation en filament. Vous trouverez les premiers prix dans les 30 euros environ.
PVA : un matériau soluble
Le PVA signifie alcool polyvinylique. C’est un matériau d'impression 3D soluble dans l'eau souvent utilisé pour réaliser des supports pour les impressions 3D complexes. Il est donc rarement voire jamais utilisé en matière principale. Si jamais avec votre imprimante vous avez la chance de pouvoir imprimer plusieurs matières je vous recommande fortement d'en faire usage. Vous pouvez trouver ce type de bobine dans les 50 euros le kilos.
Caractéristiques physiques : le PVA est donc un matériau incolore et inodore qui est soluble dans l'eau ou dans des produits chimiques.
Applications : le PVA est utilisé comme matériau de support pour les impressions 3D complexes. Il est souvent utilisé pour les pièces avec des angles ou des formes complexes qui nécessitent un support pendant l'impression. Une fois dissous, il laissera votre impression sans aucune marque de support.
Préparation de l'impression : le PVA est par définition sensible à l'humidité, faites très attention au stockage de la bobine. Laissez donc absolument votre bobine dans sa protection initiale.
Post-traitement : après l'impression, la pièce doit être plongée dans de l'eau tiède pour dissoudre le PVA et éliminer tout support d'impression. Il est recommandé de la tremper pendant plusieurs heures jusqu'à ce que tout le PVA soit dissous.
Voici les paramètres d'impression 3D pour le PVA :
Température d'impression : la température d'impression optimale pour le PVA varie généralement entre 190 et 220°C. C’est donc quasiment la même chose que le PLA.
Lit d'impression chauffé : Vous pouvez utiliser un plateau chaud entre 45-60°C. Mais cela n’est pas obligatoire sauf si vous êtes dans une salle où il fait froid ou si elle est mal isolée.
Vitesse d'impression : Une vitesse d'impression de 25-35 mm/s est recommandée. Mais si votre PVA est utilisé uniquement comme support vous pouvez sans risque poussez la vitesse à 35 mm/s car vous n’avez pas besoin d’avoir une grande qualité esthétique.
Ventilation : Vous pouvez garder une ventilation entre 0 et 50 %.
En résumé, le PVA est un matériau d'impression 3D soluble utilisé comme support pour les impressions 3D complexes. Comme il pourra être utilisé avec une grande variété de matériaux d'impression 3D.
Polycarbonate : un matériau robuste et résistant à la chaleur
Le PC ou polycarbonate est un matériau utilisé pour les pièces résistantes aux chocs et à haute résistance.
Caractéristiques physiques : le polycarbonate est un matériau résistant aux chocs, résistant à la chaleur et aux UV, et offre une grande transparence. Il est également rigide et peut être utilisé pour des pièces mécaniques résistantes.
Applications : le polycarbonate est souvent utilisé pour les pièces mécaniques, les coques de protection pour les appareils électroniques, les couvercles, les pièces automobiles, les outils, les lentilles optiques, et autres pièces nécessitant des propriétés mécaniques élevées.
Préparation de l'impression : comme pour de nombreux autres matériaux d'impression 3D, il est important de préparer correctement le polycarbonate avant l'impression. Le polycarbonate doit être stocké dans un endroit sec et frais, et il est recommandé d'utiliser un lit d'impression chauffé pour améliorer l'adhérence.
Post-traitement : après l'impression, il est possible de post-traiter le polycarbonate pour améliorer ses propriétés physiques. Par exemple, le polycarbonate peut être trempé dans de l'eau chaude pour augmenter sa résistance et sa rigidité.
Comme toujours les paramètres pour le polycarbonate varient en fonction du type de filament, de l'imprimante 3D et des réglages de l'utilisateur. Voici les paramètres généraux à appliquer pour l'impression de polycarbonate :
Température d'impression : la température d'impression optimale pour le polycarbonate varie entre 280 et 310°C, selon le type de polycarbonate utilisé. C’est donc une température très importante. Le PC risque d’être soumis à un choc thermique très important. Vous devez donc obligatoirement posséder un caisson thermique.
Lit d'impression chauffé : Pour éviter le warping avec un refroidissement trop brutal, il est recommandé d'utiliser un lit d'impression chauffé pour maintenir une température stable autour de 90-120°C.
Vitesse d'impression : la vitesse d'impression optimale pour le polycarbonate est généralement lente. Environ 20-40 mm/s. Cela va vous éviter les problèmes de qualité d'impression.
Ventilation : il est recommandé de désactiver totalement la ventilation lors de l'impression de polycarbonate, car le refroidissement brusque va provoquer un choc thermique.
Adhérence : le polycarbonate de par les risques de warping peut avoir tendance à se décaler du lit d'impression. Vous pouvez utiliser les techniques habituels pour limiter ce risque en appliquant sur le plateau de l’adhésif, de la laque, du ruban ou un plateau d'impression avec revêtement adhésif pour aider à maintenir la pièce en place.
Ces paramètres sont des recommandations générales et il est important de tester et d'ajuster les paramètres pour chaque situation d'impression individuelle.
En résumé, le PC est un matériau résistant aux chocs et à haute résistance thermique, idéal pour l'industrie des pièces mécaniques. Malheureusement la température d’impression élevé de cette matière peut provoquer plusieurs soucis,
Les Métaux : certains métaux, comme l'aluminium, le titane et l'acier inoxydable, peuvent être imprimés en 3D.
Vous avez probablement entendu parlé de l’impression 3D de métaux. Malheureusement l’impression métal n’utilise pas la même technique que le FDM. La technique utilisée est par fusion de lit de poudre nommé PBF, Powder Bed Fusion en anglais. Elle utilise une source d'énergie, comme un laser ou un faisceau d'électrons, pour fondre sélectivement de la poudre métallique et la solidifier couche par couche, jusqu'à la création de la pièce finale.
Cependant, la technologie PBF est coûteuse et nécessite une infrastructure spécialisée, notamment des systèmes de ventilation et des systèmes de sécurité pour éviter les risques d'incendie ou d'explosion liés à l'utilisation de poudres métalliques. De plus, le post-traitement des pièces est souvent nécessaire pour enlever les résidus de poudre et pour améliorer les propriétés mécaniques et structurelles de la pièce.
Néanmoins l’impression 3D de métaux permet de créer des pièces métalliques avec des propriétés spécifiques pour une grande variété d'applications.
Actuellement il y a de plus en plus de projets plus ou moins aboutis d’impression de pièces de métal avec des imprimantes 3D FDM. Pour cela, de la poudre métallique va être mélangée avec un autre matériau d’impression, par exemple le PLA. Une fois imprimez vous allez obtenir une pièce mis métal mis plastique qui devra ensuite être post-polymériser pour retirer le PLA et améliorer les liants métalliques de la pièce.
Filaments Bois : Pour des objets ayant l'apparence et la texture du bois.
Le matériau d'impression 3D bois est une combinaison de poudre de bois et d'un liant polymère comme le PLA par exemple.
Caractéristiques physiques : Le matériau d'impression 3D bois est fabriqué à partir de poudre de bois. Il existe au temps de type de poudre de bois que de type de bois (sapin, bouleau, chêne ect…). Les pièces imprimées auront une texture et une apparence similaires à celles du bois. Mais attention il n’en aura pas les propriétés mécaniques.
Applications : Le matériau d'impression 3D bois est principalement utilisé pour la production de modèles et de prototypes.
Post-traitement : Après l'impression, vous pourrez poncer, peindre ou teindre votre création pour améliorer votre apparence. Il est également possible d'appliquer une huile ou un vernis pour protéger les pièces et améliorer leur durabilité.
Les paramètres d'impression 3D pour le bois varient principalement en fonction du liant du filament de bois (PLA, ABS ou autre).
Température d'impression : la température d'impression pour le filament de bois varie énormément entre 180 et 230°C, selon le type de liant et de bois utilisé.
Lit d'impression chauffé : il est recommandé d'utiliser un lit d'impression chauffé pour maintenir une température stable autour de 60-80°C.
Vitesse d'impression : la vitesse d'impression optimale est entre 35-45 mm/s
Ventilation : il est recommandé d'utiliser une ventilation pour l'impression de filament de bois, car le filament de bois peut produire des fumées qui peuvent être toxiques.
Nettoyage : après l'impression, il est très important de nettoyer l'extrudeur et la buse pour éviter les blocages de la buse, en raison de la présence de particules de bois dans le filament. Il est d’ailleurs recommandé d’utiliser des buses plus résistantes comme le titane pour éviter à cette dernière d’être endommagé de par le côté abrasif des particules de bois.
Le matériau d'impression 3D bois est donc malheureusement une simple combinaison de poudre de bois et d'un liant polymère. Il est utilisé simplement pour l’aspect esthétique de la pièce. Les pièces imprimées peuvent être poncées, peintes et teintes pour améliorer leur apparence et leur durabilité.
Céramique : Pour créer des objets décoratifs ou artistiques.
L'impression 3D FDM pour la céramique est une technique relativement nouvelle, qui permet de créer des objets en céramique à partir de filament de céramique, plutôt que de poudre de céramique.
Caractéristiques physiques : Le matériau d'impression 3D céramique est fabriqué à partir de poudre de céramique, telle que la porcelaine, la faïence, l'argile ou l'oxyde d'alumine, et d'un liant organique qui se volatilise lors de la cuisson. Les pièces imprimées ont une apparence et une texture similaires à celles de la céramique traditionnelle, avec une surface lisse et dure.
Applications : Le matériau d'impression 3D céramique est principalement utilisé pour la production d'objets décoratifs, de bijoux, de vaisselle, de carreaux de céramique, de sculptures et d'autres objets artistiques. Il est également utilisé pour la production de prototypes pour l'industrie.
Préparation de l'impression : Avant l'impression, il est important de stocker correctement le matériau d'impression 3D céramique dans un endroit sec et frais. Il est également recommandé d'utiliser un lit d'impression chauffé pour améliorer l'adhérence. Le support doit être utilisé pour maintenir la pièce en place pendant l'impression.
Post-traitement : Après l'impression, les pièces imprimées doivent être cuites dans un four de cuisson spécial pour éliminer le liant et consolider les particules de céramique en une pièce solide. Ce processus est appelé le frittage. Les pièces cuites peuvent être émaillées, vernies et peintes pour améliorer leur apparence et leur durabilité.
Voici les paramètres à utiliser :
Température de l'extrudeuse : entre 210 et 250°C, en fonction du filament de céramique utilisé.
Vitesse d'impression : la vitesse d'impression recommandée dépend du filament de céramique et de l'imprimante 3D utilisés. Cependant, en général, il est recommandé de ne pas dépasser une vitesse de 30 mm/s pour obtenir une qualité d'impression optimale.
Épaisseur de la couche : l'épaisseur de la couche peut varier en fonction du type de filament de céramique, mais généralement, elle est comprise entre 0,1 et 0,3 mm.
Température du lit d'impression : la température du lit d'impression peut varier en fonction du filament de céramique utilisé. En général, une température comprise entre 50 et 70°C est recommandée.
Utilisation d'un support : pour aider à maintenir la pièce en place pendant l'impression, l'utilisation d'un support est souvent recommandée.
En résumé, le matériau d'impression 3D céramique est une combinaison de poudre de céramique et d'un liant organique. Il est souvent utilisé pour la production d'objets décoratifs, de bijoux, de vaisselle, de carreaux de céramique, de sculptures et d'autres objets artistiques. Évidemment les pièces imprimées doivent être cuites dans un four spécial pour éliminer le liant et consolider les particules de céramique en une pièce solide. Ensuite les pièces cuites peuvent être émaillées, vernies et peintes pour améliorer leur apparence et leur durabilité.
Conclusion :
J’espère que cette article vous a aidé à mieux comprendre les matériaux d'impression 3D moins populaires mais disponibles et vous permettra de faire des choix plus éclairés lors de la sélection de matériaux pour vos projets d'impression 3D.