Filaments pour imprimante 3D : ce qu’il faut savoir en 2023

Bien que les imprimantes 3D ont commencé à être commercialisées il y a près de 20 ans pour les particuliers, c’est surtout dans des usages professionnels qu’on les retrouve. Aéronautique, médical, automobile, ferroviaire… Il faut dire qu’elles permettent non seulement de réaliser des économies, mais également de produire des pièces dont on était incapable auparavant. Mais pour cela, on a toujours besoin d’utiliser un consommable appelé communément “filament 3D”.

Mais qu’est-ce qu’un filament pour imprimante 3D au juste ? Quels sont les principaux types de polymères disponibles à l’heure actuelle ? Dans cet article, on vous donne un petit aperçu de ce qu’il est important de connaître sur le sujet en 2023.

Qu’est-ce qu’un filament pour imprimante 3D concrètement ?

Pour cette description, nous allons nous baser sur les informations données par Kimya, un formulateur et fabricant français de filaments pour imprimante 3D assez reconnu aujourd’hui. Il s’agit ainsi d’un fil de plastique qui a été transformé à partir d’un thermoplastique, c’est-à-dire un matériau qui se ramollit sous l’effet de la chaleur. Celui-ci va alors reprendre sa forme initiale lorsqu’il se refroidit.

Le filament pour imprimante 3D a généralement un diamètre de 1,75 mm, mais cela peut aller jusqu’à 2,85 mm selon le type d’imprimante 3D utilisé. Vu qu’il est assez long, on l’enroule autour d’une bobine afin qu’il prenne un minimum de place. Au-delà du diamètre, chaque filament possède des caractéristiques précises et son choix s’effectue en fonction du type d’objet désiré, mais également des propriétés de l’imprimante 3D. Voyons maintenant plus précisément quels sont les principaux types de filaments pour imprimantes 3D.

Les principaux types de filaments pour imprimante 3D aujourd’hui

Il existe une grande variété de filaments pour imprimante 3D sur le marché qui se distinguent surtout par leur composition chimique, leur structure moléculaire et leur température de fusion. Afin de simplifier, nous avons décidé de les classer selon trois grandes catégories : les filaments standards, les filaments techniques et les filaments haute performance.

Les filaments standards

Comme leur nom le laisse suggérer, les filaments standards sont les plus courants et les plus faciles à utiliser en impression 3D. C’est pourquoi ils sont normalement compatibles avec la plupart des imprimantes 3D et ne nécessitent pas de paramètres d’impression spécifiques. On peut les caractériser par leur température de fusion relativement basse (entre 180°C et 230°C) et par le fait qu’ils ne sont pas sujets au fameux “warping” (déformation des pièces lors du refroidissement) qui peut être assez embêtant.

Parmi les filaments standards, on trouve notamment : 

• L’acide polylactique (PLA). C’est tout simplement le plus populaire en impression 3D et cela s’explique entre autres par le fait qu’il est issu de ressources renouvelables (amidon de maïs) et qu’il est biodégradable dans certaines conditions. Autrement, il a une bonne stabilité dimensionnelle et une bonne qualité d’impression, ce qui en fait un filament de choix pour les pièces médicales et prototypes.
• L’acrylonitrile butadiène styrène (ABS). Il s’agit d’un filament très résistant aux chocs, à la chaleur et aux produits chimiques. Il est utilisé pour des pièces fonctionnelles ou mécaniques. Il nécessite toutefois un plateau chauffant et une ventilation adéquate pour éviter le warping ainsi que les émanations toxiques, ce qui rend son usage un peu plus contraignant que le PLA.
• Le polyéthylène-téréphtalate-glycol (PET-G). C’est un filament qui combine les avantages du PLA (facilité d’impression, biodégradabilité) et de l’ABS (résistance, flexibilité, transparence). Il s’agit probablement du plus onéreux, mais ses propriétés améliorées dans la résistance mécanique sont très recherchées par les professionnels.

Les filaments techniques

Les filaments techniques sont des filaments qui offrent des propriétés spécifiques, comme une résistance accrue, une flexibilité à toute épreuve… Ils ont une température de fusion plus élevée (entre 230°C et 280°C) et nécessitent des paramètres d’impression adéquats pour éviter le warping. Voici quelques exemples de filaments techniques : 

• Le Nylon (polyamide) : c’est un filament très résistant à l’abrasion qui est utilisé pour des pièces mécaniques ou industrielles.
• Le polyuréthane thermoplastique (TPU) : il se distingue par sa flexibilité et son élasticité exceptionnelles vu qu’il peut s’étirer jusqu’à trois fois sa longueur initiale. On l’utilise ainsi pour des pièces souples comme des joints, des amortisseurs, des coques de protection…

Les filaments haute performance

Cette fois-ci, on est sur des filaments qui offrent des propriétés réellement exceptionnelles, d’où un usage très spécifique dans lequel on a un niveau d’exigence très élevé. Inutile de préciser que ce sont les plus coûteux et qu’il est même nécessaire de suivre une formation pour appréhender tout leur potentiel. Voici deux exemples de filaments haute performance pour vous donner un ordre d’idée : 

• Le polyétheréthercétone (PEEK). C’est un thermoplastique semi-cristallin thermostable qui présente à la fois une excellente résistance mécanique, thermique et chimique. C’est pourquoi on l’utilise dans l’aérospatiale et l’industrie médicale de pointe.
• Le polysulfure de phénylène (PPS). Là encore, on est face à un thermoplastique qui possède des performances remarquables, d’où un usage dans l’industrie électronique afin de produire des petites pièces très complexes.