PLA : tout savoir sur cette matiere d'impression 3D
Nous allons aborder l’ensemble des points sur le PLA cette matière très populaire en impression 3D. Avant de rentrer dans cette article je vais vous présenter les sujets abordés pour vous permettre de sauter ou de retrouver plus facilement.
En première partie je vais vous présenter le PLA. En deuxième partie nous verrons les caractéristiques techniques et les paramètres du PLA. En troisième les avantages et les inconvénients de ce dernier. En quatrième parties les différentes variantes possibles du PLA et vous verrez elles seront nombreuses. Puis en cinquième partie les applications possibles de ce composant. Et enfin en conclusion les points majeurs à retenir sur cette matière.
I. Introduction
Définition de la matière PLA
Le PLA (acide polylactique) est un matériau de plastique biodégradable et écologique utilisé fréquemment pour l'impression 3D. Il est fabriqué à partir de matières premières renouvelables telles que le maïs et le sucre de betterave.
C’est la raison pour laquelle cette matière à l’image d’un composant plus durable par rapport aux autres matériaux de plastique synthétiques je pense notamment au populaire ABS à base de pétrole.
Le PLA est clairement considéré comme un matériau facile à utiliser pour les débutants en impression 3D. C’est la raison pour laquelle nous en parlons en 1er. Si jamais vous ne maitrisez pas correctement ce composant n’allez surtout pas imprimer d’autres matières. Cela sera pire. Le PLA nécessite peu de réglages pour la plupart des imprimantes 3D courantes et offre une bonne finition de surface.
Malheureusement rien n’est parfait, le PLA est fragile en comparaison à l'ABS ou le PETG et peut se déformer ou se fissurer lorsqu'il est exposé à des températures élevées ou à des charges importantes.
En clair, le PLA est un matériau plus écolo et facile à utiliser des débutants et il convient aux applications nécessitant une finition de surface propre, mais ne sera pas adapté à des applications nécessitant une forte résistance mécanique et thermique.
Le prix du PLA
Le PLA est de loin la matière d’impression 3D la plus économique. Vous pouvez trouver du PLA pour moins de 20 euros le kilo. Évidemment vous pouvez trouver des PLA spécifiques pour des prix bien plus importants. Le prix aussi bas s’explique par la matière utilisée durant la fabrication de ces bobines mais aussi par la très grande popularité de ce matériau. Cela permet donc au fabricant de produire en masse ces composants. Le prix économique du PLA à d’ailleurs joué un rôle très important dans la popularité de l’impression 3D.
Importance de l'utilisation de matériaux durables et écologiques pour l'impression 3D
Comme dit plutôt le PLA est donc un matériau couramment utilisé pour l'impression 3D en raison de sa facilité d'utilisation et de sa durabilité relative.
Il est fabriqué à partir de ressources renouvelables telles que le maïs et le sucre de betterave, ce qui en fait un choix écologique pour l'impression 3D en comparaison à certaines matières produites à base de pétrole. Il faut néanmoins grandement nuancer le côté écolo de cette matière. Déjà la grande majorité des bobines de PLA ne sont pas composées à 100 % de PLA. Très régulièrement des additifs sont ajoutés. Si vous avez des bobines rouge ou jaune fluo vous imaginez bien que cela n’est pas la couleur de base de la bobine.
La couleur naturelle du PLA ressemble à cela. De plus même si est dégradables dans des conditions industrielles à l’état naturel il peuvent mettre plus de 80 ans avec de ce décomposé. Évitez donc de les jeter dans la nature. Et ça c’est sans prendre en compte les additifs.
De même comme pour toutes les impressions 3D il y a un risque d’inhaler des micro particules. Et cela vous l’avez devinez n’est pas bon pour la santé.
II. Caractéristiques du PLA et paramétrage
Composition et origine des matières premières
Vous l’avez donc compris précédemment le PLA est un polymère biodégradable fabriqué à partir de matières premières renouvelables, principalement à base de sucre. Il y a 3 matières premières couramment utilisées pour la production du PLA plus d’autres solutions plus marginal :
N°1 l’Amidon de maïs : L'amidon de maïs est l'une des matières premières les plus couramment utilisées pour produire du PLA. Il est extrait de la graine de maïs et est transformé en glucose, qui est utilisé comme matière première pour la production de PLA.
N°2 l’Amidon de canne à sucre : L'amidon de canne à sucre est également utilisé comme matière première pour la production de PLA. Il est extrait de la canne à sucre et transformé en glucose pour la production de PLA.
N°3 Amidon de pommes de terre : L'amidon de pommes de terre peut également être utilisé comme matière première pour la production de PLA. Il est extrait de la pomme de terre et transformé en glucose pour la production de PLA.
N°4 Les autres : D'autres matières premières existent même si plus minoritaire. Notamment dû à un coût de fabrication plus important. Vous avez de la farine de blé, de la fécule de manioc et d’autres produits pouvant produire de l’amidon.
Ensuite le processus de production du PLA consiste à fermenter les matières premières renouvelables en glucose, puis à polymériser le glucose en acide polylactique, qui est ensuite transformé en filaments pour l'impression 3D. Maintenant vous comprenez la réputation écologique dû matière de part sa fabrication base de matières premières renouvelables. Comme expliqué précédemment ces matières peuvent évidemment se décomposer sans laisser de résidus nocifs pour l'environnement.
Avant d’obtenir des bobines de PLA, la fabrication se fait déjà sous forme de petits granulés. Évidemment ces petites billes de 3 à 4 mm sont translucides il n’y a pas encore de pigment. Les industriels reçoivent donc des sacs énormes de ce composant de base.
Une il y a une étape de séchage de ces petites billes. C’est très important car si le taux d'humidité est mauvais à l'entrée de l'extrudeuse le filament pour être cassant. Une fois le PLA séché, ce dernier va entrer dans l'extrudeuse. Elle a la forme d’une grosse presse rotative qui chauffe la matière et va la pousser sous pression vers une filière dont sort alors le PLA sous forme d'un gros boudin chaud.
C’est à cette étape que le fabricant va pouvoir ajouter les additifs et les pigments pour obtenir des couleurs ou des PLA particuliers. Vous allez ensuite faire passer votre bobine dans un extrudeur du diamètre souhaité. Généralement du 1,75 mm ou du 2,85 mm. Une fois le filament obtenu il sera séché par des ventilateurs.
Puis ce dernier sera passé dans un contrôle laser pour vérifier la bonne taille de ce dernier. Le filament sera ensuite enroulé soit sur de grosse bobine de 50 kg pour ensuite être enroulé sur de plus petites bobines destiné à la vente.
Propriétés mécaniques (flexibilité, résistance, etc.)
Les propriétés mécaniques du PLA sont les caractéristiques qui décrivent la façon dont le matériau réagit à des charges externes, telles que des forces de traction, de compression ou de torsion.
Voici donc les propriétés mécaniques
Résistance à la traction : La résistance à la traction mesure la capacité du matériau à résister à une force de traction appliquée. Le PLA a une résistance à la traction relativement faible par rapport à d'autres matériaux tels que l'ABS, ce qui signifie qu'il peut se déformer ou se briser plus facilement sous une charge de traction importante.
Résistance à la compression : La résistance à la compression mesure la capacité du matériau à résister à une force de compression appliquée. Le PLA a une résistance à la compression moyenne par rapport à d'autres matériaux, ce qui signifie qu'il peut résister à des charges de compression modérées, mais peut se déformer ou se briser sous des charges plus importantes.
Rigidité : La rigidité mesure la capacité du matériau à résister à la déformation sous une charge. Le PLA a une rigidité relativement faible par rapport à d'autres matériaux, ce qui signifie qu'il peut se déformer facilement sous une charge.
Flexibilité : La flexibilité mesure la capacité du matériau à se déformer sans se briser. Le PLA a une flexibilité relativement faible, ce qui signifie qu'il peut se déformer jusqu'à un certain point, mais peut se briser si la déformation est trop importante.
Comme vous venez donc de le voir, le PLA est peu résistant par rapport aux autres matériaux (l’ABS, le PC, nylon etc…). Le PLA est donc très peu approprié pour les applications nécessitant une forte résistance mécanique. Évidemment vous pouvez améliorer la résistance de votre objet en retravaillant la conception de votre objet durant la modélisation mais aussi durant le paramétrage de votre objet dans votre Slicer? Notamment en réfléchissant à une meilleure orientation dans l’espace de la pièce. Cependant ne soyons pas trop dure avec le PLA. Il peut être très utile pour des créations devant avoir une belle finition de surface et brillante. Notamment les objets de déco ou des figurines. En bref c’est une matière plutôt destiné à l’usage perso que pro.
Propriétés thermiques (température de fusion, résistance à la chaleur, etc.)
Les propriétés thermiques sont les caractéristiques qui décrivent la façon dont le matériau réagit à des variations de température. Les propriétés thermiques du PLA sont assez populaire pour le pire comme pour le meilleur :
Température de fusion : La température de fusion est la température à laquelle le matériau passe de l'état solide à l'état liquide. Le PLA a une température de fusion relativement basse d'environ 180°C à 220°C, cela vous permet d’éviter pas mal de problèmes comme le warping notamment. C’est d’ailleurs une des raisons pour lesquelles le PLA est simple d’utilisation. Vous pouvez donc imprimer cette matière avec n’importe quelle imprimante 3D. Mais vous imaginez bien qu'avec une température de fusion aussi faible cela limite grandement les applications industrielles.
Contraction thermique : La contraction thermique est la réduction de la dimension d'un matériau lorsqu'il est refroidi après la fusion. Le PLA a une contraction thermique relativement faible par rapport à d'autres matériaux, ce qui signifie qu'il peut maintenir sa forme plus facilement lorsqu'il refroidit après l'impression. Vous aurez donc peut de probabilité de warping.
Résistance et stabilité thermique : Cela mesure la possibilité du PLA à maintenir et résister à une variation de température tout en gardant ses propriétés mécaniques initiales. Le PLA a une résistance et une stabilité relativement faible par rapport à d'autres matériaux tels que l'ABS, ce qui signifie qu'il peut se déformer ou se fissurer lorsqu'il est exposé à des températures élevées. Dites vous bien qu’un object en PLA dans une voiture en plein soleil l’été va avoir tendance à se ramollir et à se déformer.
Cette faible capacité thermique est donc à la fois un avantage et un avantage car il va limiter les erreurs et rendre votre création plus simple d’impression mais en retour va aussi drôlement limiter le chant des possibilités.
Aspects esthétiques (surface, finition, etc.)
Les aspects esthétiques du PLA font référence à ses caractéristiques visuelles et de finition. Cela comprennent :
Transparence : Le PLA peut être imprimé avec différents degrés de transparence, ce qui en fait un choix populaire pour les applications nécessitant une finition attrayante. Néanmoins si vous souhaitez imprimer correctement votre objet vous devez réduire le nombre de stries de votre création.
Brillance : Le PLA peut avoir une finition brillante ou mate, selon les besoins esthétiques de l'application. Une finition brillante peut ajouter une touche de sophistication à un objet imprimé, tandis qu'une finition mate peut être plus appropriée pour des applications plus industrielles. Mais elle est néanmoins moins brillante que l’ABS.
Couleur : Le PLA peut être imprimé avec de très nombreuses couleurs différentes, le tout avec des différences de tarifs très faibles.
Texture : La texture du PLA peut être lisse et uniforme ou rugueuse et granuleuse, selon les besoins esthétiques de l'application. La texture peut ajouter une dimension supplémentaire à un objet imprimé en PLA, en lui donnant un look unique et distinctif. Il existe des tas de solutions pour lisser votre création de PLA. Dans l’ordre de popularité vous avez, l’utilisation de kit de lissage en résine, le ponçage de votre pièce ou enfin l’utilisation de pistolet thermique .
Le PLA offre donc de belles possibilités pour les objets devant avoir un aspect esthétique important. Les couleurs sont vives, uniformes et nombreuses et la texture peut être facilement retravaillée.
Les paramètres d’impression du PLA
L’impression PLA nécessite une configuration assez simple. Voici les paramètres du PLA a mettre dans votre Slicer. Evidemment ces paramètres peuvent varier sur le type de PLA. Je vous conseil donc d’imprimer des pièces de tests comme des tours de températures néanmoins voici mêmes recommandation :
En règle générale, vous pouvez utiliser le profil de filament par défaut du logiciel Slicer. Un filament standard imprime généralement à des vitesses de 40-80 mm/s à 190-210 °C. Vous pouvez les modifier en fonction de la vitesse et de l'épaisseur de la couche. Plus la vitesse d’impression sera importante plus vous devez avoir une température importante.
La température de votre plateau chauffant doit être entre 45-60°C pour que votre création adhère correctement à la plaque lors de l'impression.
Cependant, si votre imprimante 3D ne dispose pas d'un plateau chauffant, vous pouvez utiliser un plateau avec du ruban adhésif ou encore de la colle d’impression 3D voir même de la laque.
III. Avantages et inconvénients du PLA en impression 3D
Bon vous commencez à comprendre les qualités et les défauts de la matière.
Avantages
Facilité d'utilisation : C’est clairement le point fort du PLA. Il est très facile à utiliser est nécessite peu de préparation et de configuration avant l'impression. Il peut être facilement coupé, poncé et chauffé pour un fini lisse et uniforme.
Écologique : Comme vous l’avez compris c’est un matériau biodégradable fabriqué à partir de ressources renouvelables. Bon après je vous rappelle ne jeter pas vos impressions 3D dans la nature car le PLA est rarement à l’état brut.
Contraction thermique : Le PLA possède une contraction thermique faible. Ce qui réduit donc les risques de warping et facilite les calculs de précision.
Bonne qualité d'impression : Le PLA peut produire des impressions de haute qualité avec une finition lisse et uniforme relativement facilement en comparaison à d’autres matières plus difficiles, ce qui en fait un choix populaire pour les applications nécessitant une finition attrayante.
Disponibilité et coût : Le PLA est largement disponible et peut être acheté en ligne ou dans les magasins spécialisés. Vous pouvez trouver la bobine de 1 kg pour moins de 20 euros.
Inconvénients :
Faible résistance thermique : C’est le point noir de cette matiere vous l’aurez compris. Le PLA va fondre à des températures relativement basses, ce qui peut poser un problème pour les applications nécessitant une résistance thermique élevée.
Faible résistance chimique : Nous ne l’avons pas mentionné le PLA est sensible à certains produits chimiques, ce qui peut poser un problème pour les applications nécessitant une résistance chimique élevée.
Faible résistance à la traction : Le PLA peut être sujet à une faible résistance à la traction, ce qui peut poser un problème pour les applications nécessitant une résistance à la traction élevée.
Moins robuste : Le PLA est généralement considéré comme étant moins robuste que certains autres matériaux d'impression 3D, ce qui peut poser un problème pour les applications nécessitant une robustesse élevée.
PLA présente des inconvénients majeurs pour une utilisation industrielle. Notamment la faible résistance thermique, la faible résistance chimique, la faible résistance à la traction et une robustesse moins élevée par rapport à certains autres matériaux d'impression 3D.
IV. Les différents PLA
Alors il existe beaucoup de variations du PLA, chacune ayant ses propres propriétés et utilisations uniques. Les principales variations du PLA comprennent :
PLA standard : C'est la forme la plus courante et la plus facile à trouver du PLA. Il a des propriétés mécaniques relativement faibles et est souvent utilisé pour des objets peu exigeants en termes de performance. Depuis le début de la vidéo je présente cette matière
PLA renforcé : Ce type de PLA est renforcé avec des fibres de verre ou de carbone pour améliorer sa résistance mécanique. Il est souvent utilisé pour des objets plus exigeants en termes de performance, tels que des pièces d'ingénierie, des supports de montage, etc. Disons qu’il est là pour compenser le problème de résistance. Evidemment, le prix de ces bobines est beaucoup plus important.
PLA flexible : Ce type de PLA a une flexibilité accrue, ce qui le rend idéal pour les objets qui nécessitent de la flexibilité, tels que les goupilles, les joints. Attention vous n’aurez pas la même flexibilité de TPU.
PLA transparent : Ce type de PLA a une transparence accrue. Vous pouvez l’utiliser pour des boîtiers d'appareils électroniques, les couvercles, etc.
PLA durci : Ce type de PLA est durci avec des agents de durcissement pour améliorer sa résistance à l'abrasion et à la chaleur. Il est souvent utilisé pour des applications qui nécessitent une résistance accrue à l'abrasion et à la chaleur, telles que les moules pour les produits en caoutchouc ou en plastique, les roulements, etc.
Le PLA avec ajout de matière: Désormais vous pouvez imprimer des bobines de PLA chargées en poussière de pierre ou en poussière de bois. Il existe une gamme de roches et de bois très importante. Vos créations vont avoir un rendu visuel et un toucher proche de la matière imitable. Malheureusement ils n’auront pas la même résistance mécanique que la matière de base. Mais cela est très intéressant pour des applications à but de décoration.
Évidemment il est important de noter que les propriétés et les utilisations précises des différents types de PLA peuvent varier en fonction du fabricant et de la formule spécifique utilisée. Il est donc important de bien comprendre les spécificités du type de PLA que vous souhaitez utiliser pour votre projet d'impression 3D.
V. Applications du PLA en impression 3D
Le PLA est un matériau très polyvalent en impression 3D et peut être utilisé pour une variété d'applications, y compris. Voici nos recommandations populaires :
Modèles et maquettes : Le PLA est très utilisé pour imprimer des modèles architecturaux, des maquettes de voitures, des bâtiments, etc. grâce à sa capacité à produire des détails fins et une finition lisse.
Jouets : Le PLA est très intéressant pour l'impression de jouets, car il est sans danger pour les enfants, écologique, facile à imprimer et aussi très économique.
Pièces décoratives : Le PLA peut être utilisé pour imprimer des pièces décoratives telles que des bijoux, des cadres photo, des figurines, des objets de décoration, etc. Etant donnée la bonne qualité de finition.
Autres : Le PLA peut également être utilisé pour imprimer des pièces fonctionnelles, telles que des pièces de rechange pour les appareils électroniques, des accessoires pour les appareils photo, des supports pour téléphone portable, etc.
En général, vous pouvez utiliser le PLA pour les utiliser devant être abordable, facile à imprimer et respectueux de l'environnement.
Bon maintenant voici les nombreuses limitations pour les applications nécessitant une forte résistance mécanique et thermique
Applications à haute température : Le PLA ne peut donc pas être utilisé pour les applications nécessitant une résistance thermique élevée, car il se déforme dès 50 degrés.
Applications chimiques : Le PLA est sensible à certains produits chimiques, ce qui le rend inapproprié pour les applications nécessitant une résistance chimique élevée. Néanmoins il résiste à l’acétone contrairement à l’ABS. Vous ne pouvez donc pas lisser votre création avec de l’acétone.
Applications nécessitant une résistance à la traction élevée : Le PLA peut être sujet à une faible résistance à la traction, ce qui le rend inapproprié pour les applications nécessitant une résistance à la traction élevée au risque de se casser.
Applications nécessitant une précision dimensionnelle élevée : Le PLA peut subir une contraction lors du refroidissement, ce qui peut affecter la précision dimensionnelle des objets imprimés.
Applications nécessitant une robustesse élevée : Le PLA est généralement considéré comme étant moins robuste que certains autres matériaux d'impression 3D, ce qui peut le rendre inapproprié pour les applications nécessitant une robustesse élevée.
En résumé, le PLA possède de très nombreuses limites pour des applications à haute température, des applications chimiques, des applications nécessitant une résistance à la traction élevée et des applications nécessitant une robustesse élevée.
Conclusion :
Sans être péjoratif nous pouvons considérer le PLA comme une matière d’amateur ou de particulier. Comme la matière est simple d’utilisation mais possède de nombreuses limitations techniques.
Néanmoins certains PLA comme le PLA+ pour résister à des pressions plus importantes ou le PLA haute température HT peuvent résister à des contraintes thermique plus fortes. Mais vous imaginez bien que ces qualités se feront donc au détriment de la matière. Si vous souhaitez-vous former à l’impression 3D n’hésitez pas nous contacter.