Les matériaux

consommable imprimante 3d

On pourrait croire que le plastique est la seul matériau utilisé pour une imprimante 3D. Il existe en fait un choix bien plus large de consommables pour imprimer vos objets. Son choix dépendra du modèle de votre imprimante, du procédé employé et de l’objet que vous voulez réaliser. Il existe en fait deux grandes familles de matériaux : les plastiques et les métaux. A cela s’ajoute les céramiques (silice, alumine, plâtre…) et les matières organiques (cires, tissus et cellules).

Faisons le point sur les caractéristiques et l’utilisation des principales matières premières utilisées pour l’impression 3D.

Les consommables plastiques

panorama des différentes recharges sous la forme de cartouchesParmi les plastiques les plus utilisés pour l’impression 3D FDM, il y a 2 consommables dominants : le PLA et l’ABS qui sont des polymères et des thermoplastiques qui deviennent mous et malléables lorsqu’ils sont chauffés et qui reviennent à un état solide lorsqu’il sont refroidis.

PLA

Il est le consommable le plus couramment utilisé pour les imprimantes personnelles qui fonctionnent par dépôt de fil. Ecologique car d’origine végétale (amidon de maïs, racine de manioc et betterave) il est biodégradable, non toxique et sa fusion est quasi inodore. Si le PLA est pur et que l’extrudeur de l’appareil est en acier inoxydable, alors celui-ci peut être utilisé pour imprimer des objets destinés à être en contact avec des aliments tels que des bols ou des tasses par exemple.

Une bobine de 1kg de PLA de 1,75 mm mesure en moyenne 330 mètres et 115 mètres en 3mm.

Température d’impression : entre 190 et 210 °C / Plateau chauffant optionnel
Densité : 1,25g/cm3
Points forts : Ne dégage pas d’odeur et facile à imprimer
Points faibles : Sensible à l’humidité et à la chaleur

ABS

Fabriqué à base de pétrole il s’agit du matériau le plus polyvalent car compatible avec presque toutes les imprimantes 3D, y compris les dérivés de RepRap et ceux de MakerBot, Ultimaker, Bits de Bytes, Airwolf3D, Makergear, Printrbot, Bukobot… L’ABS qui est soluble dans l’acétone permet de souder les pièces métalliques avec une goutte ou deux, ou de lisser et créer un effet brillant par brossage ou trempage pièces entières dans l’acétone. Sa force, sa souplesse et sa meilleure résistance à la température font de lui le matériau préféré pour les ingénieurs, et les applications professionnelles.

Une bobine de 1kg d’ABS de 1,75 mm mesure en moyenne 410 mètres et 140 mètres en 3 mm.

Température d’impression : entre 220 et 260 °C / Plateau chauffant entre 60 et 110°C
Densité : 1,01g/cm3
Points forts : Matériau polyvalent et particulièrement résistant, supporte bien les écarts de température.
Points faibles : Odeurs pendant l’impression et parfois sujet au warping (décollement des bords de la pièce pendant l’impression)

Côté prix, pour ces deux consommables comptez entre 30€ et 60 € la bobine de 1 kg. Le prix varie en fonction de la couleur, de la marque et s’il s’agit ou non d’un filament propriétaire car certaines imprimantes fonctionnent avec leurs propres matériaux.

LA POUDRE DE POLYAMIDE

la poudre de polyamide

Elle sert à imprimer des prototypes en plastique blanc par frittage laser. Comment ça marche ? Le laser sculpte d’abord l’objet dans la poudre de polyamide. Votre objet est progressivement chauffé afin de convertir les grains de poudre en un plastique blanc flexible, souple et solide. Les pièces peuvent être ensuite colorées en les plongeant dans un bain de teinture adapté. Le polissage permet de finir votre pièce. Cette poudre offre un grand niveau de détail et donne à vos pièces un aspect sableux, granuleux et légèrement poreux. Surtout utilisée pour la fabrication de mécanismes et d’engrenages, elle est néanmoins compatible pour des objets à contacts alimentaires.

L’ ALUMIDE

Il est un mélange de polyamide et d’aluminium. Il offre l’avantage de pouvoir réaliser des pièces à la fois très solides et très flexibles avec une importante résistance à la chaleur. D’un aspect proche du métal, son impression se fait par frittage laser avec des particules d’alumine de 60 µm (micromètres). Les objets imprimés avec ce genre de matières nécessitent ensuite divers finitions telles que le polissage ou le meulage.

LA RÉSINE LIQUIDE

ressources utilisées pour la fabrication tridimensionnelleLa résine est un polymère liquide photosensible. L’impression avec ce matériau consiste en un dépôt successif de couches qui sont immédiatement solidifiées par UV. Votre pièce prend alors les allures d’une pièce plastique rigide et lisse. La résine est à la base blanche ou noire. Cependant, vous pouvez aussi vous fournir en résine colorées. Un large éventail de couleurs est disponible parmi lesquelles figurent le bleu thalassa, le rose fluo, le jaune pâle, le rouge intense et le gris perle. Au total dix couleurs sont à votre disposition. Contrairement au polyamide, vous n’avez pas à plonger la pièce dans un bain de teinture. Par ce procédé, la pièce imprimée est colorée directement selon vos souhaits impliquant parfois une perte de détails. Pour ce qui est du prix pour le modèle Form1 de Formlabs par exemple comptez environ 110€ pour une recharge de 1L.

LA CIRE CALCINABLE

La cire est composée de polymère et fond comme les autres plastiques. L’avantage de ce matériau est qu’il confère à vos pièces un aspect lisse sans porosité. L’impression à la cire limite les craquelures et permet de reproduire des produits fins à l’image des alvéoles d’un nid d’abeilles. Le rendu est quasi-parfait. La solidité et sa souplesse sont ses points faibles.

Les métaux

Prothèse de genoux

L’argent massif tout comme d’autres matériaux précieux tels que l’or ou le platine peut être utilisé en fabrication additive. Il faudra passer par un procédé de moulage appelé « la cire perdue ». Concrètement vous moulez votre objet en cire afin de créer un moule en plâtre dans lequel sera ensuite injecté l’argent. C’est un matériau relativement dur et sensible à l’ usure qui peut être proposé en sablé, poli pour un plus grand choix de rendus.

Les céramiques

L’impression en céramique fait appel à un procédé d’impression spécifique appelé le frittage laser, l’objet subit ensuite un traitement par émaillage à plus de 1000°. Il permet de reproduire un objet qui pourra être réutilisé fonctionnellement dans son environnement réel. En plus d’être alimentaire le matériau est étanche et recyclable. Idéal pour la fabrication de tasses, soucoupes, assiettes et même de figurines.

PLA et HIPS : Les matériaux de support

raft

Pour une impression 3D de type FDM (dépôt de matière fondue), il faudra prévoir ce que l’on appelle un raft (ou ratier). Il s’agit d’un support qui permet de soutenir la pièce sur le plateau pendant l’impression pour qu’elle reste stable. Celui-ci se présente sous la forme d’une grille qui permet une meilleure accroche, ou d’une sorte d’échafaudage afin de soutenir certains éléments tels que le bras d’une figurine ou la base d’une fusée. Les matériaux les plus utilisés sont le PVA et l’HIPS (high-impact polystyrene) qui tous deux peuvent se dissoudre dans de l’eau ou avec du D-Limonene (un solvant) en l’espace de 24h. Ce dernier s’utilise avec de l’ABS qui possède les mêmes températures d’extrusion et de plateau, de ce fait ce matériau ne concerne que les imprimantes 3D à double extrudeur.

Température d’impression du PVA : entre 190 et 210 ° C / plateau chauffant optionnel
Points forts : facile à imprimer et inodore
Points faible : sensible à l’humidité

Température d’impression de l’HIPS : entre 220 et 260 °C / plateau chauffant entre 60 et 110 °C
Points forts : Bonne finition et généralement moins cher que le PVA
Points faibles : Parfois sujet au warping

ColorFabb développe de nouveaux matériaux

La société néerlandaise ColorFabb a développé deux nouveaux consommables : BronzeFill un filament à base de bronze et BambooFill à base de fibres de bambou.

ColorFabb se met au cuivre

Le fabricant de consommables à dévoilé CopperFill, un filament composé de PLA et de granulés de cuivre.

Un nouveau PLA Made in Taïwan

L’Institut de recherche en technologie industrielle de Taïwan travaille sur un PLA qui ne se déformerait pas sous l’effet de la chaleur.

Un filament fabriqué à partir de déchets plastiques

Une organisation canadienne a mis au point un système consistant à recycler des détritus plastiques en consommables pour imprimantes 3D.

Imprimer avec du graphène

La compagnie American Graphite technologie étudie les propriétés du graphène pour développer un nouveau matériau.

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