Filament – Tout ce que vous devez savoir.
Quelle est l’histoire du filament d’imprimante 3D ?
Le premier procédé d'impression 3D, appelé stéréolithographie, a été développé dans les années 1980. Ce procédé utilisait un laser pour durcir la résine liquide et ainsi imprimer une pièce. Le développement de la modélisation par dépôt de filament fondu (FDM) a rapidement suivi, marquant ainsi le début du filament d'imprimante 3D. Au milieu des années 2000, le projet RepRap a débuté. Ce projet est surtout connu pour avoir popularisé l'impression 3D en produisant de nombreuses conceptions d'imprimantes 3D open source et en rendant ainsi les imprimantes 3D beaucoup plus abordables. Ci-dessous, vous pouvez voir une imprimante 3D open source issue du projet RepRap et qui vous semble probablement assez familière.
Au départ, seuls quelques matériaux étaient disponibles pour une utilisation avec les imprimantes FDM, notamment l'ABS (acrylonitrile butadiène styrène) et le PLA (acide polylactique), qui sont encore aujourd'hui des matériaux de filament très populaires. Depuis lors, des dizaines de types de filaments différents ont été développés pour être utilisés avec les imprimantes 3D, notamment le PETG, le TPU, le nylon, divers copolymères et même des composites de métal et de bois. Ces matériaux offrent une large gamme de propriétés et de caractéristiques, notamment la résistance, la ténacité, la flexibilité, la texture et même l'odeur. La demande d'impression 3D augmente dans de nombreux secteurs, ce qui stimule l'innovation continue sur le marché des filaments d'impression 3D.
Pourquoi existe-t-il différents diamètres de filament dans l’impression 3D et lequel est le meilleur ?
Les premières imprimantes 3D FDM utilisaient du filament de 3 mm (en fait du filament de 2,85 mm, mais le 3 mm est resté collé) simplement parce qu'il était facilement disponible dans un produit appelé baguette de soudage en plastique. Le filament de 3 mm de diamètre présente certains avantages par rapport au filament de 1,75 mm, mais en fin de compte, le filament de 1,75 mm est devenu plus populaire que le filament de 3 mm pour plusieurs raisons :
Plus de précision : L'un des avantages du filament de 1,75 mm est son diamètre plus petit. Cela permet une utilisation plus facile avec des buses de plus petit diamètre qui offrent une plus grande précision et des détails plus précis. De plus, le diamètre plus petit du filament permet un contrôle plus précis du processus d'extrusion, car moins de plastique est déplacé à chaque étape de l'extrudeuse de filament. L'utilisation de buses plus petites rendues possibles par un filament de plus petit diamètre permet d'obtenir des couches plus fines qui donneront des impressions plus lisses et plus détaillées dans l'ensemble.Extrusion plus facile : le filament de 1,75 mm fond plus facilement, car la chaleur n'a pas besoin d'être conduite aussi loin pour atteindre le centre du filament. De plus, il est plus flexible et plus facile à alimenter vers l'extrudeuse et l'extrémité chaude. En fin de compte, ces éléments font que le filament de 1,75 mm nécessite moins de force d'extrusion pour pousser le filament à travers la buse de l'imprimante, ce qui se traduit par des impressions plus fluides et moins de colmatages.
Disponibilité accrue : à mesure que la popularité de l'impression 3D a augmenté, de plus en plus d'entreprises ont commencé à produire des imprimantes 3D utilisant un filament de 1,75 mm. Le changement de popularité s'est produit au début des années 2010, lorsque les imprimantes 3D de bureau sont devenues plus populaires. Cela l'a rendu plus largement disponible et plus facile à trouver que le filament de 3 mm.
Alors que le filament de 3 mm est encore utilisé dans certaines imprimantes 3D haut de gamme, le filament de 1,75 mm est utilisé dans la plupart des imprimantes 3D grand public en raison de ces avantages.
Quels matériaux de filaments FDM sont disponibles aujourd’hui ?
La liste suivante n'est pas exhaustive, mais comprend huit des matériaux de filaments d'imprimante 3D FDM les plus populaires qui sont imprimables par des imprimantes 3D grand public ainsi que leurs avantages, leurs inconvénients et leur facilité d'utilisation :
PLA (Acide Polylactique)
Avantages : Le PLA présente une faible déformation, une résistance élevée à la traction, est biodégradable et fabriqué à partir de ressources renouvelables. Le PLA étant si facile à imprimer, il s'agit du matériau de filament d'impression 3D le plus populaire.
Inconvénients : le PLA n’est pas aussi résistant et a une résistance à la température inférieure à celle de certains autres matériaux.
ABS (acrylonitrile butadiène styrène)
Avantages : L'ABS est solide, résistant et présente une bonne résistance à la température, ce qui le rend adapté aux pièces fonctionnelles et aux prototypes.
Inconvénients : L'impression peut être difficile en raison du gauchissement et nécessite un plateau chauffant. Elle émet également des fumées désagréables lors de l'impression, qu'il est nocif de respirer en excès.
Avantages : Le PETG est solide et durable, présente une bonne résistance à la température et est facile à imprimer.
Inconvénients : Il peut être sujet à la formation de cordes et nécessite un lit chauffant.
Avantages : Le TPU est flexible et élastique, ce qui le rend idéal pour créer des pièces souples et caoutchouteuses.
Inconvénients : Il peut être difficile d’imprimer (en particulier avec une configuration d’extrudeuse Bowden) en raison de sa flexibilité et peut nécessiter des paramètres spéciaux ou des modifications de l’imprimante.
Avantages : Le nylon est solide, durable et présente une bonne résistance à la température, ce qui le rend idéal pour la création de pièces fonctionnelles et de prototypes.
Inconvénients : le filament en nylon doit être séché avant l'impression. Il peut également être difficile à imprimer en raison de la déformation et nécessite un lit et un boîtier chauffants.
Avantages : Le PC est solide et résiste aux hautes températures, ce qui le rend idéal pour créer des pièces fonctionnelles et des prototypes qui nécessitent robustesse et résistance à la chaleur.
Inconvénients : l'impression peut être difficile en raison de la déformation, nécessite un lit et un boîtier chauffants et peut émettre des fumées nocives pendant l'impression.
Avantages : Le PVA est un matériau de support qui peut être dissous dans l'eau, ce qui le rend idéal pour les impressions complexes avec des surplombs et des structures internes.
Inconvénients : il peut être difficile à imprimer en raison de sa tendance à absorber l'humidité de l'air et nécessite une extrudeuse séparée ou une imprimante à double extrusion pour l'utiliser. Les nouvelles fonctionnalités de découpage pour les structures de support ont également facilité l'impression de structures de support sans PVA.
Avantages : L'ASA est similaire à l'ABS, mais avec une résistance améliorée aux UV et aux intempéries, ce qui le rend idéal pour les applications extérieures.
Inconvénients : l'impression peut être difficile en raison de la déformation et nécessite un lit et un boîtier chauffants.
Dans l'ensemble, la facilité d'utilisation de ces matériaux dépend beaucoup de l'imprimante 3D et de la taille de la pièce que vous imprimez. Certains matériaux peuvent nécessiter un lit chauffant, une enceinte ou des paramètres spéciaux pour imprimer efficacement, tandis que d'autres sont plus indulgents. Il est important de faire des recherches et de réaliser des expériences sur les matériaux et les paramètres spécifiques de votre imprimante pour obtenir les meilleurs résultats.
Quels nouveaux matériaux de filaments FDM sont susceptibles d’émerger à l’avenir ?
Les filaments d'imprimante 3D pourraient prendre de nombreuses directions potentielles, et plusieurs tendances émergentes façonneront l'avenir de cette technologie. Voici quelques possibilités :
Propriétés des matériaux : À mesure que les processus d'impression 3D s'intègrent dans la fabrication de masse, la demande de filaments d'imprimante 3D capables de produire des pièces fonctionnelles avec des propriétés spécifiques, telles que la résistance, la flexibilité ou la conductivité, va augmenter. Parmi les exemples actuels de matériaux fonctionnels, on trouve les filaments renforcés de fibres de carbone, les filaments conducteurs et même les filaments qui peuvent changer de couleur en réponse à la température ou à la lumière.
Facilité d'utilisation : Le plus gros problème auquel l'impression 3D est confrontée est probablement qu'il s'agit d'un processus complexe, sujet aux erreurs et difficile. Par conséquent, les futurs matériaux de filament pour imprimante 3D devront résoudre ce problème en facilitant l'extrusion et l'adhérence constantes du filament.
Durabilité : Les préoccupations croissantes concernant les déchets plastiques et l'impact environnemental de l'impression 3D pourraient inciter à mettre au point des filaments d'imprimante 3D plus durables. Cela pourrait inclure l'utilisation de matériaux biodégradables ou compostables, ainsi que le développement de filaments fabriqués à partir de plastique recyclé.
Personnalisation : L'un des principaux avantages de l'impression 3D est sa capacité à produire des pièces et des produits hautement personnalisés. À mesure que la technologie d'impression 3D progresse, nous pourrions assister au développement de filaments permettant une personnalisation encore plus poussée, tels que des filaments pouvant changer de couleur ou de texture pendant le processus d'impression, ou des filaments pouvant être programmés pour produire des pièces aux propriétés ou fonctions spécifiques.Dans l’ensemble, l’avenir des filaments d’impression 3D sera probablement façonné par une combinaison de technologies émergentes, de demandes du marché et de considérations environnementales. Les possibilités d’innovation sont pratiquement infinies et il sera passionnant de voir comment les filaments d’impression 3D continueront d’évoluer et de s’améliorer à l’avenir.