Meilleurs filaments 3D pour une durabilité en extérieur

Si vous pensiez que n'importe quel filament convenait pour une utilisation en extérieur et que tous pourraient gérer l'exposition aux éléments de la même façon, vous aviez tort... mais ne vous inquiétez pas, nous y sommes tous passés, c'est la raison pour laquelle j'ai décidé d'écrire cet article, car je veux que vos impressions 3D durent le plus longtemps possible, même laissées au soleil et sous la pluie.

J'aborderai toutes les choses à considérer lors du choix de votre filament, ainsi que mon avis sur ceux que vous devriez utiliser et, tout aussi important, ceux que vous ne devriez pas utiliser.

Alors, commençons avec un tableau rapide qui devrait vous donner une idée du meilleur filament pour une utilisation en extérieur :

Filament	Résistance UV	Résistance chaleur	Hygroscopique	Facile à imprimer ?	Prix par bobine 1 kg
PLA	Non	60 °C	Oui	+++++	~ 20 $
ABS	Non	100 °C	Oui	++	~ 20 $
PETG	Oui	85 °C	Oui	++++	~ 20 $
ASA	Oui	105 °C	Faiblement hygroscopique	++	~ 30 $
HIPS	Non	90 °C	Non	+++++	~ 20 $

Points importants à considérer lors du choix d'un filament pour l'extérieur :

Résistance aux UV

Un facteur important à considérer lors de la fabrication d'impressions FDM pour une utilisation ou une exposition en extérieur est l'effet de la lumière UV sur l'impression.

La lumière UV a tendance à décolorer et dégrader les impressions en filament PLA au fil du temps, causant la décoloration et la fragilisation de l'impression. Le temps avant que la dégradation ne devienne visible dépend de l'extrémité des conditions météorologiques ainsi que de l'utilisation de l'impression.

Le filament PLA est sensible aux conditions de chaleur élevée qui entraîneront fonte et déformation. Le filament ABS n'est pas non plus résistant aux UV et, exposé au soleil au fil du temps, commencera à changer d'une impression translucide à un aspect jauni brûlé, et l'impression deviendra aussi cassante.

Les filaments PETG et ASA sont résistants aux UV et peuvent résister à différentes conditions météorologiques, les rendant adaptés à la fois pour l'intérieur et l'extérieur.

Résistance à la température (et température de transition vitreuse)

La température peut être un sujet controversé quand il s'agit de comment la température de transition vitreuse est calculée pour différents polymères. Il existe quelques définitions différentes avec des résultats différents, et toutes semblent acceptées.

Il est généralement admis que la température de transition vitreuse est la plage de température à laquelle un polymère commence à fondre ou à changer d'état. Par exemple, le PLA a une température de transition vitreuse de 43,89 °C à 62,78 °C.

Le PLA a la température de transition vitreuse la plus basse de tous les filaments FDM et a une faible résistance à la température. La résistance à la température est calculée aux températures les plus haute et basse qu'une impression peut supporter avant d'être affectée négativement, soit par fonte (déformation de l'impression) soit par fissuration.

Le thermoplastique ne devrait pas être hygroscopique

Les thermoplastiques hygroscopiques absorbent l'humidité de l'air et peuvent causer une multitude de problèmes d'impression. La gravité de l'impact de l'humidité sur l'impression dépend des niveaux d'humidité et de l'exposition prolongée à l'humidité.

Dans des conditions normales, le filament PLA exposé absorbera l'humidité et gonflera jusqu'à 40 micromètres en environ 150 heures. Comme chaque couche d'impression est si fine, une augmentation du diamètre du filament de 20 à 40 microns due à l'humidité peut être catastrophique, et l'impression sera vouée à l'échec dès le début.

Le thermoplastique ne devrait pas être hygroscopique, mais malheureusement beaucoup le sont.

Les différents types de thermoplastiques en impression 3D ont chacun des degrés variables d'absorption d'humidité ; par exemple, le filament Nylon stocké dans des conditions normales atteindra le point de saturation en humidité en aussi peu que 18 heures.

Certains effets des filaments gorgés d'humidité incluent des bruits de pétarades, des bulles et de la vapeur sortant de la buse de l'extrudeur. Le filament perdra sa capacité à coller au plateau et dans la plupart des cas, les impressions échoueront, devenant molles et fragiles.

La buse de l'extrudeur ne fonctionnera pas normalement avec des démarrages retardés et risque de se boucher. Pour remédier aux problèmes liés à l'humidité, il est conseillé d'acheter une armoire de stockage de filament à température (et humidité) contrôlée. Le mécanisme d'alimentation de la plupart des imprimantes assure que le filament reste sec pendant les sessions d'impression.

Facilité d'impression

Le filament PLA est le plus facile à imprimer, grâce à sa faible exigence de chaleur et le processus de post-traitement peut présenter une finition lisse et fine, mais vous manquerez la capacité d'imprimer des structures détaillées fines.

Le PETG, l'ASA et d'autres filaments nécessitent des températures plus élevées et des plateaux chauffants, mais sont aussi raisonnablement simples à imprimer.

Les imprimantes à filament pour amateurs sont majoritairement ouvertes, mais certaines ont des boîtiers fermés ce qui est mieux car il y a plus de contrôle de l'environnement d'impression.

Le processus de chauffage et refroidissement pendant l'impression ne sera pas influencé par la température ambiante de la pièce d'impression. Avant d'essayer différents types de filaments, assurez-vous que votre imprimante a la capacité d'imprimer avec le nouveau filament car toutes les imprimantes ne sont pas capables d'imprimer avec tous les types de filaments.

Tous les types de filaments sont-ils bons pour l'extérieur ?

Tous les types de filaments vont bien pour l'extérieur, mais ceux qui ne sont pas résistants aux UV nécessiteront un post-traitement en appliquant un époxy résistant aux UV sur l'impression.

Il y aura toujours une dégradation lente au fil du temps, mais la protection UV assurera une durée de vie décente.

La fonction extérieure de votre impression déterminera sa longévité. Les impressions ornementales dureront plus longtemps tandis que les impressions servant une fonction fonctionnelle peuvent avoir une durée de vie plus courte selon l'usage de l'impression.

Types de matériaux utilisables en extérieur

Bien que vous puissiez certainement utiliser la plupart des types de filaments en extérieur, certains deviendront cassants assez rapidement. Voici donc ceux que je recommande le plus :

• PETG : Le filament PETG n'est pas biodégradable mais il est facile à travailler car il ne nécessite pas d'enceinte d'impression. Un bonus supplémentaire est qu'il est résistant aux UV et à l'eau, ce qui en fait un excellent filament pour une utilisation en extérieur. Sa résistance à la traction est presque aussi bonne que l'ABS mais il est plus durable malgré l'ABS étant plus dur et produisant une impression plus rigide. Le PETG a une température de transition vitreuse assez élevée de 80 °C et produit des impressions denses. Un plateau chauffant à environ 70 °C est un prérequis pour une impression réussie.
• ASA : L'ASA est très similaire au filament ABS mais a l'avantage distinct d'être résistant aux UV et de résister à toutes les conditions météorologiques. Il nécessite un plateau chauffant à 90-110 °C et l'imprimante doit être fermée en raison de sa sensibilité aux changements de température pendant l'impression. Il est préférable d'éteindre les ventilateurs de refroidissement pendant l'impression. Avec une température de transition vitreuse de 100 °C, les impressions ont une haute résistance à la température, aux chocs et aux produits chimiques.
• ABS : L'ABS a le désavantage de ne pas être résistant aux UV, mais il résiste mieux que le PLA aux conditions extérieures. Cependant, l'impression est difficile pour les mêmes raisons que le filament ASA. Il nécessite un plateau chauffant entre 90 °C et 110 °C et doit être imprimé dans une imprimante fermée (il peut être imprimé sans enceinte, mais c'est plus dur). Les impressions ABS sont très solides et dures. Elles fonctionnent très bien pour les pièces mécaniques, mais leur manque de résistance aux UV limite leur utilisation en extérieur.

Types de filaments à éviter pour l'extérieur

Les filaments 3D à éviter pour une utilisation en extérieur incluent le nylon, le PLA et le HIPS, en raison de leur manque de résistance aux UV. Les rayons UV feront perdre à l'impression sa couleur et la rendront cassante au fil du temps.

Le HIPS est dit être alimentaire et non toxique, mais il libère de petites quantités de styrène dans l'air qui peuvent devenir une préoccupation de santé au fil du temps. Cela affectera les personnes travaillant à proximité pendant de longues périodes.

Pourquoi éviter les pièces en PLA pour l'extérieur ?

Le PLA ne se comporte pas bien au soleil car il n'est pas résistant aux UV. Cependant, il est bon marché et biodégradable (enfin, si exposé aux bonnes conditions).

Les impressions, cependant, ne dureront pas si longtemps car elles deviendront cassantes et se casseront. Le PLA ne fait pas non plus très bien dans les hautes températures en raison de sa faible température de transition vitreuse à 60 °C et commencera à se déformer à des températures dans la quarantaine, et si on le laisse au soleil pendant l'été, vous le verrez devenir plus faible.

Le fait d'être hygroscopique signifie qu'il absorbe l'humidité, ce qui peut affaiblir l'impression, mais cela n'accélérera pas le processus de décomposition. Pourtant, on dit que le PLA se décompose 4 fois plus vite que les autres filaments populaires. Il y a des rapports que le PLA se décomposerait complètement dans l'eau en environ 90 jours, mais c'est un mythe.

Pour que le PLA soit à la hauteur de son étiquette biodégradable, il doit être composté sur un site industriel explicitement conçu pour cela. Cela peut prendre de quelques jours à quelques mois et les températures doivent être supérieures à 55-70 °C !

Meilleurs filaments pour pots de fleurs

Après avoir fait quelques tests, nous avons découvert que même si le PLA fonctionne pendant un certain temps, il finira par se dégrader à cause de la lumière UV. Donc, les meilleurs filaments pour imprimer des pots de fleurs sont le PETG et l'ASA simplement parce qu'ils ne se détérioreront pas autant ni aussi vite.

Peut-on utiliser des résines (photopolymères) pour l'extérieur ?

Les impressions à base de résine sont durcies par la lumière UV, et le processus de durcissement continuera lorsqu'elles sont exposées à la lumière du soleil, bien qu'à un rythme plus lent. Cela finira par durcir l'impression en résine à un tel point qu'elle deviendra cassante et finira par se fissurer ou se casser.

Donc, non ! Je ne recommanderais pas la résine pour une utilisation en extérieur.

Comment rendre n'importe quel filament résistant aux UV ?

Le matériau d'impression qui n'est pas résistant aux UV peut être traité avec un vernis protecteur UV transparent qui peut être peint ou pulvérisé sur l'impression.

Si l'impression a une fonction extérieure qui entraînera de l'usure, la couche de protection UV peut s'enlever au fil du temps, et l'impression perdra rapidement sa résistance globale.

Il est bon de comprendre que la dégradation causée par l'exposition aux UV est un processus lent, la décoloration ou le blanchiment étant le premier signe visible de dommage UV. Cela sera suivi par la décomposition de la structure, causant de l'écaillage avec des zones plus faibles se cassant quand on les manipule.

Préférez utiliser un filament résistant aux UV et aux intempéries pour vos projets extérieurs et ayez l'esprit tranquille en sachant que votre impression durera.

Conclusion

Comme vous pouvez le voir, les meilleurs filaments pour une utilisation en extérieur sont le PETG et l'ASA en raison de leur résistance aux UV et de leur résistance globale à la température élevée.

Le PLA est le pire de tous car il peut se déformer facilement par une journée chaude, surtout si vous utilisez l'impression pour quelque chose de fonctionnel, comme un support de lampe, car le poids supplémentaire de la lampe peut le faire s'affaisser.

L'ABS est bien meilleur que le PLA pour l'extérieur, mais il n'est toujours pas aussi bon que le PETG et l'ASA.

J'espère que ces informations vous ont été utiles et, comme toujours, passez une excellente journée !

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