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Quel matériau pour quelles applications ?

Au-delà des capacités d’une imprimante 3D, de la qualité du modèle et des réglages d’impression, le choix du matériau reste un élément clé dans la réussite d’une impression. Chaque matériau possède des propriétés bien distinctes qui peuvent avoir une incidence sur le résultat final.

Les critères à prendre en compte dans le choix d’un matériau

Choisir le matériau le plus adapté parmi la variété existante sur le marché peut parfois apparaître comme une opération difficile. C’est pourquoi il est important de se poser les bonnes questions dès le début afin de s’orienter vers le matériau le plus adéquat pour chaque projet.

La précision et la qualité du matériau

Le degré de précision et de détail d’une pièce imprimée en 3D dépendra en grande partie de la qualité du matériau et de ses propriétés. Si vous souhaitez reproduire toute la finesse ou la complexité d’un objet, un haut niveau de précision sera requis.
Certaines matières, chargées en particules ou fibres, peuvent nécessiter une épaisseur de couche plus importante ou bien une buse d’un plus grand diamètre. Le niveau de détail et la visibilité des couches d’impression se trouvent ainsi affectés.

Les propriétés mécaniques

Quel(s) aspect(s) technique(s) nécessite votre pièce ? Si vous souhaitez obtenir une pièce résistante aux impacts, il faudra plutôt se tourner vers l’ABS, le Polycarbonate, le Nylon ou l’ASA. Si vous souhaitez donner une résistance chimique à votre pièce, le PETG ou le PP sont généralement la solution. Pour la fabrication d’objets flexibles, il existe des TPE et TPU capables de répondre à différents besoins d’élasticité. Le PP et le Nylon peuvent également s’appliquer pour des objets semi-flexibles ou semi-rigides. Pour une résistance thermique accentuée, le Polycarbonate, l’ABS, le PP ou encore le Nylon seront à privilégier.

L’aspect esthétique

Le niveau de qualité du rendu est un point tout aussi important à considérer. La qualité du matériau et le diamètre de buse influent sur la qualité visuelle. Un diamètre de 0.25mm permettra d’imprimer des pièces hautement détaillées tandis qu’un diamètre de 0.80mm ou plus permettra de mettre l’accent sur la vitesse. Plus vous imprimerez lentement et plus les couches seront fines, plus vous obtiendrez une surface nette avec des couches peu visibles. Sachez néanmoins qu’en dessous de 80 microns les couches ne sont plus vraiment visibles à l’œil nu.
Selon les matériaux, les rendus peuvent différer (mat, brillant, translucide, etc.). Les possibilités de post-traitement ne seront également pas les mêmes. Le PLA et les composites peuvent être facilement peints, polis, vernis. L’ABS peut être lissé et peint, le HIPS poncé et peint.

Les contraintes géométriques

Si la pièce à imprimer comporte des porte-à-faux ou nécessite des surplombs, il faudra probablement imprimer des parties support. Certains matériaux sont plus à mêmes que d’autres de répondre aux géométries complexes.
De même l’impression de pièces de grand volume demande plus d’exigence, en particulier en qui concerne l’adhésion au plateau.

L’imprimabilité

La facilité d’utilisation, les réglages, la technologie et les accessoires nécessaires pour imprimer un matériau sont des points à ne pas négliger. Si l’utilisateur final est débutant, le PLA sera recommandé. Le flexible et le PP demanderont un niveau de connaissance intermédiaire. Le polycarbonate et le nylon seront a contrario des matériaux à déléguer à des utilisateurs experts.

Les matériaux les plus utilisés dans l’impression 3D

PLA, ABS, PET, TPU, Nylon, PC… Quelles sont les caractéristiques de ces différents matériaux ? Pour quelles applications conviennent-ils ?

Les classiques pour des coûts réduits et du prototypage rapide

PLA et ABS

Parmi les matériaux les plus utilisés, on retrouve en tête de liste le PLA. Ce filament biodégradable est l’une des matières les plus simples à imprimer, avec une bonne adhérence inter-couches et un bon rendu visuel. L’ABS est plus solide et résistant, notamment face à la chaleur et l’impact.

TPU et TPE

Les matières flexibles et les TPU sont également très utilisés pour les applications demandant de la souplesse ou de la flexibilité. Ils présentent généralement une forte résistance aux impacts ainsi qu’une forte élongation à la rupture.

Les imperméables et certifiés pour des applications alimentaires

PET / PETG

L’un des matériaux les plus communément mis à profit pour l’impression d’objets de contact alimentaire est le PET ou PETG (G pour Glycol qui amène une légère souplesse). Il est généralement recyclable, de bonne solidité et doté de certifications FDA ou européennes.

Polypropylène

Certains polypropylènes peuvent aussi convenir pour la fabrication de contenants liquides ou d’emballages alimentaires. Le PP donne l’avantage de plus de solidité, de flexibilité et de résistance à l’eau et la chaleur.

Pour toutes vos impressions destinées à entrer en contact avec les aliments, veillez à utiliser un hotend stérile ainsi qu’une buse en acier inoxydable. L’imprimante doit uniquement imprimer du consommable alimentaire pour une auto-certification contact alimentaire.

Les polymères répondant à des besoins spécifiques

Composite PLA

Parmi les filaments spécifiques nous retrouvons les matériaux conçus pour certains domaines d’activité comme l’architecture. Les composites, des filaments généralement composés de poudre et de PLA comme liant, permettent de reproduire une texture et donner un aspect réaliste. Il est ainsi très simple d’obtenir des pièces similaires au bois, la brique, la pierre, le marbre, l’argile, le béton, etc.

Pour aller plus loin dans le domaine de l’architecture, consultez notre article détaillant les avantages de l’impression 3D pour la réalisation de maquettes de bâtiments.

PLA spécial et co-polyester

D’autres matériaux, comme les PLA spéciaux ou co-polyesters, proposent de mettre l’accent sur l’esthétisme des pièces imprimées avec une qualité de finition élevée. Le PLA Semi Mat ou les nGen Lux de ColorFabb en sont de parfaits représentants, avec pour l’un une réduction de l’effet de brillance et pour l’autre une réflexion diffuse de la lumière pour des couches invisibles à l’œil nu.

L’ABS est également un matériau à considérer pour donner plus de résistance aux pièces pour l’architecture, le design produit, l’art.

Les polymères développés pour des applications médicales

Les consommables à usage médical font leur apparition de manière exponentielle. Certaines gammes se dédient entièrement à cet usage, comme Healthfil, la gamme orthopédique de TreeD.

D’autres matériaux sont certifiés sans perturbateurs endocriniens ou antimicrobiens pour s’adapter davantage au domaine exigeant du médical. Les certifications et la biocompatibilité commencent à faire leur apparition dans l’impression FDM. Si la biocompatibilité est au cœur de votre projet, il sera néanmoins plus intéressant de se tourner vers l’utilisation de résines SLA, notamment pour des applications dentaires.

Les polymères techniques pour des solutions sur-mesure

Les polymères techniques s’adressent aux professionnels et utilisateurs experts. Avec leurs propriétés uniques, ils s’adaptent sur-mesure pour réaliser des modèles complexes, du prototypage fonctionnel, des pièces finies ou pour des applications industrielles.

Nylon

Si vous souhaitez obtenir des pièces plus complexes et fonctionnelles, le nylon est en mesure de convenir à vos besoins. Ce matériau réunit solidité, haute résistance à l’impact, résistance à l’abrasion et résistance chimique. Il s’avère donc idéal pour réaliser des pièces durables et fonctionnelles dans le secteur automobile telles que des engrenages plastiques ou de la visserie.

ASA

Similaires à l’ABS, les matériaux de type ASA proposent quant à eux davantage de durabilité, en particulier en extérieur avec une haute résistance aux UV, aux impacts et à l’usure. L’ASA convient pour toutes sortes d’applications extérieures.

PC

Parmi les matériaux résistants aux hautes températures, nous retrouvons généralement le polycarbonate. Il se fait remarquer par sa robustesse et sa résistance, qui lui permettent d’évoluer dans des environnements difficiles. Le PC s’utilise ainsi pour réaliser des pièces de haute solidité à destination de l’ingénierie, de l’aérospatial ou de l’électronique.

PP

Le polypropylène est un matériau semi-rigide, léger, résistant aux produits chimiques et à l’eau. Il s’agit d’un matériau qui s’adapte parfaitement à une large variété d’applications pour l’automobile et l’alimentaire (charnières, courroies, contenants, emballages).

Les fibres

De plus en plus de matériaux techniques trouvent leurs propriétés renforcées par l’ajout de fibres de carbone ou de fibres de verre dans leur composition. Le carbone permet d’améliorer la résistance mécanique et de donner davantage de légèreté. Le verre permet quant à lui d’accentuer la rigidité. Ce type de matériaux se destine principalement pour des applications industrielles.

Du prototypage aux pièces fonctionnelles, en passant par l’outillage et la conception de modèles, l’impression 3D rend possible de plus en plus d’applications avec des matériaux de plus en plus performants. Sélectionner avec soin son matériau, c’est donc l’assurance de s’adapter au plus près des spécificités requises par un projet et de profiter au mieux des propriétés de chaque matière pour une expérience d’impression réussie.

Pour toute demande complémentaire ou des conseils personnalisés sur les matériaux les plus adaptés à votre projet, n’hésitez pas à contacter notre service technique.

 

Charly

Charly est expert en impression 3D chez Makershop mais également formateur et rédacteur d'études et d'expertises sur notre blog. Grâce à son expérience, il vous donne des conseils et informations pertinentes sur le marché.

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