Inflammabilité des filaments d'impression 3D courants : PLA, ABS, PETG, TPU

Du fait de l'utilisation extensive de l'impression 3D dans une large gamme d'industries et pour de nombreux usages, le catalogue de thermoplastiques disponibles ne cesse de croître. Chacun a ses avantages et inconvénients, et choisir le bon pour chaque objet est presque un art.

Une dimension à ne pas sous-estimer lors du choix d'un filament est le besoin (ou non) de caractéristiques ignifuges. Selon le type de produit et son environnement, il peut être crucial de choisir uniquement des filaments qui ne s'enflamment pas.

En bref, quels filaments sont inflammables ?

Parmi les filaments les plus populaires, le PLA est de loin le plus inflammable. De plus, les pièces en ABS prendront aussi feu si exposées à hautes températures longtemps. Les filaments les plus ignifuges facilement disponibles sont le TPU et le PETG.

Le PLA est-il inflammable ?

L'acide polylactique, plus connu sous le nom de PLA, est le filament d'impression 3D le plus couramment utilisé. Le PLA est un substitut plastique fabriqué à partir d'amidon de plante fermenté.

Bien qu'excellent pour les amateurs, sa forte inflammabilité et sa tendance à brûler à basse température ont sévèrement limité son applicabilité pour de nombreux usages industriels.

Est-il sûr de brûler du PLA ?

Lorsqu'il brûle, le PLA peut libérer des fumées appelées COV (Composés Organiques Volatils). Bien que tous les COV ne soient pas toxiques, leur inhalation doit être évitée à tout prix pour prévenir des problèmes de santé. Il est connu scientifiquement que les COV peuvent entraîner des maladies pulmonaires comme l'asthme et la bronchite.

Des mesures de sécurité appropriées sont nécessaires avant de brûler du PLA.

L'ABS est-il inflammable ?

Exposé à hautes températures pendant de longues périodes, l'ABS est certainement inflammable. La température d'un feu de bois classique suffit à enflammer l'ABS. Comme pour la plupart des thermoplastiques, il fond d'abord (vers 210 °C), puis bout. Les fumées de l'ébullition sont celles qui risquent de s'enflammer.

Est-il sûr de brûler de l'ABS ?

L'ABS n'ayant pas d'halogènes, il ne produit normalement pas de polluants organiques persistants quand il brûle ou pyrolyse*, les produits les plus nocifs étant le monoxyde de carbone et le cyanure d'hydrogène.

Cela dit, le monoxyde de carbone et le cyanure d'hydrogène sont des sous-produits de la combustion de l'ABS. En plus d'être des gaz nocifs, ils peuvent causer l'asphyxie, rendant la combustion de l'ABS très dangereuse.

*La pyrolyse est la décomposition de matériaux à haute température dans une atmosphère inerte.

Existe-t-il des filaments ABS ignifuges ?

Il existe actuellement de nombreux filaments à base d'ABS dont la composition inclut différents types d'ignifugeants.

Le code UL-94 est la norme d'inflammabilité pour polymères aux USA. Publiée par Underwriters Laboratories, elle est aussi connue sous le nom de « Standard for Safety of Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances testing ». La norme divise les plastiques en six catégories selon leur combustion selon orientations et épaisseurs.

Les thermoplastiques sont classés du moins au plus ignifuge : HB, V-2, V-1, V-0, 5VB, 5VA.

En résumé, la catégorie la moins ignifuge (HB) autorise un taux de combustion de 76 mm/min pour un objet horizontal de 3 mm d'épaisseur, tandis que la plus ignifuge (5VA) doit s'arrêter de brûler en moins de 60 secondes sans produire de gouttes ni de trous dans l'objet.

En gardant cette gamme de catégories à l'esprit, voici une liste de filaments ABS ignifuges :

Filaments ABS ignifuges

Grâce à la massification de l'impression 3D ces dernières années, il y a un large choix de filaments, incluant des bobines d'ABS créées spécifiquement pour avoir des propriétés ignifuges. Bien qu'elles coûtent 3 à 5 fois plus cher qu'une bobine 1 kg d'ABS standard, il est bon de savoir qu'elles existent pour des impressions spécifiques.

Firewire ABS ignifuge

L'ABS-FR Firewire est un ABS haut de gamme UL-94 V-0 utilisable pour prototypes fonctionnels et pièces de production. La catégorie V-0 exige que les composants s'arrêtent de brûler en moins de 10 secondes, autorisant des gouttes qui ne produisent pas de flammes.

Comme la plupart des filaments ABS, il a une température d'extrusion assez élevée de 220-240 °C et nécessite un plateau chauffant capable d'atteindre 100-110 °C.

Cet ABS a aussi une odeur significativement plus forte et désagréable pendant l'impression. Il est préférable de l'utiliser dans un environnement bien ventilé ou avec systèmes de filtration HEPA et charbon.

Vous pouvez le consulter ici !

ABS ignifuge d'Atomic Filament

Ce filament n'a pas la certification UL-940 (autant que je sache), bien qu'il soit censé avoir les performances d'un V-0 ignifuge. Il s'imprime très facilement comparé aux autres, à haute température de 235-255 °C.

Au risque de me répéter, ce thermoplastique FR (ignifuge) émet une forte odeur chimique et doit toujours être utilisé avec une ventilation adéquate.

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Le PETG est-il inflammable ?

Le PETG, ou Polyéthylène Téréphtalate Glycol, est un autre thermoplastique utilisé massivement en impression 3D. C'est un matériau durable avec haute résistance thermique.

Il est plus ignifuge que l'ABS et le PLA. L'avantage principal du PETG est que, bien qu'il fonde évidemment, il ne s'enflamme pas.

Est-il sûr de brûler du PETG ?

Le PETG est plus sûr que le PLA et l'ABS, mais il faut néanmoins prendre des mesures de sécurité lors d'impressions prolongées (comme pour tous les filaments).

Imprimer dans un espace bien ventilé pour minimiser l'exposition aux émissions nocives est indispensable. Le PETG émet des taux élevés de caprolactame et une surexposition peut irriter yeux et voies respiratoires. En bref, il n'est jamais sûr de brûler des thermoplastiques, y compris le PETG, sans précautions.

Le TPU est-il inflammable ?

Le TPU, ou Polyuréthane Thermoplastique, est un matériau caoutchouteux aussi populaire dans l'impression 3D.

C'est le moins inflammable de tous les thermoplastiques courants disponibles sur le marché. Bien qu'il ne s'enflamme pas du tout, il fondra et gouttera bien sûr (sinon impossible à utiliser en impression 3D).

Est-il sûr de brûler du TPU ?

Le TPU n'est généralement pas nocif et convient à une large gamme d'applications. Grâce à son incroyable flexibilité, il est largement utilisé dans les tuyaux, dispositifs médicaux, articles de sport, câbles, chaussures, fils, etc.

Lors de la combustion du TPU, des gaz dangereux incluant composés cyanurés et autres produits chimiques sont libérés. Comme pour tous les thermoplastiques, il est dangereux de rester dans une pièce avec une imprimante 3D utilisant du TPU.

Conclusion

Comme discuté, il faut éviter le PLA si l'inflammabilité est une préoccupation majeure. Il est aussi à noter que, bien que l'ABS soit inflammable sous certaines conditions, il existe des variantes d'ABS spécifiquement ignifuges, bien que beaucoup plus chères.

Sauf restriction pour un autre facteur, la meilleure option pour les thermoplastiques ignifuges est le TPU et le PETG. Gardez à l'esprit que le TPU est un filament flexible, le rendant un substitut étrange au PLA ou ABS si la rigidité est requise. Cela dit, le PETG est la meilleure option, sauf si la résistance UV est aussi requise.

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