Meilleurs filaments résistants à la chaleur pour l'impression 3D – Classement d'expert et analyses

Les pièces imprimées en 3D sont utilisées dans une infinité d'industries et de fins. Il n'est pas rare que certaines utilisations nécessitent des caractéristiques techniques spécifiques, telles que la résistance aux chocs, la résistance à l'humidité, la résistance aux UV, ou la résistance à la chaleur. Aujourd'hui, nous nous concentrerons sur la résistance à la chaleur et déterminerons quels filaments résistent le mieux à la chaleur.

En matière de résistance à la chaleur, le Polycarbonate est l'un des thermoplastiques les mieux adaptés car sa température de transition vitreuse est de 150 °C. Cependant, la plupart des imprimantes ne peuvent pas imprimer avec du polycarbonate, c'est pourquoi, du moins pour la plupart des gens, le filament idéal est l'ABS car il a une température de transition vitreuse de 105 °C.

Matériau	Température plateau	Température extrusion	Enceinte	Imprimante normale	Température transition vitreuse	Résistance humidité	Prix
PEEK	120 °C-145 °C	360 °C-400 °C	Oui	Non	143 °C	Élevée	30-40 $
PAHT CF15	100 °C-120 °C	260 °C-280 °C	Oui	Oui	72 °C	Faible	85-90 $
Polycarbonate	80 °C-120 °C	260 °C-310 °C	Oui	Oui	150 °C	Faible	40-60 $
Polypropylène	80 °C-100 °C	230 °C-260 °C	Oui	Oui	-20 °C (résiste 160 °C)	Élevée	80-110 $
Polyamide	70 °C-80 °C	220 °C-260 °C	Oui	Oui	60 °C (résiste 120 °C)	Faible
ABS	90 °C-110 °C	230 °C-250 °C	Oui	Oui	105 °C	Faible	15-22 $
PETG	80 °C-100 °C	210 °C-250 °C	Non	Oui	75 °C	Faible	15-25 $

Meilleurs filaments d'impression 3D résistants à la chaleur

L'industrie de l'impression 3D croît à un rythme ultra-rapide où de nouveaux et meilleurs matériaux sont introduits régulièrement. La résistance à la chaleur élargit le champ d'utilisation d'un filament spécifique, donc nous allons examiner une liste de base de filaments d'impression 3D en mettant l'accent sur leur résistance à la chaleur et leurs paramètres d'impression, du plus résistant à la chaleur au moins résistant.

Ce ne devrait pas être une surprise que le PLA régulier ait un ordre de restriction et doive rester à au moins 1,6 km de cette liste à tout moment.

PEEK

Température plateau	120 °C-145 °C
Température extrusion	360 °C-400 °C
Enceinte	Oui
Imprimante normale	Non
Température transition vitreuse	143 °C
Résistance humidité	Élevée
Prix	30-40 $

Le Polyether Ether Ketone (PEEK) est un thermoplastique semi-cristallin et est actuellement considéré comme le polymère haute performance le meilleur en raison de ses qualités thermiques, mécaniques et chimiques.

Toutes les imprimantes ne sont pas capables d'imprimer avec du PEEK en raison des exigences de haute température. Il a une température de transition vitreuse de 143 °C et nécessite une température de fonctionnement de 360-400 °C avec une température de plateau de 120-145 °C. Il existe des imprimantes spécialisées conçues pour imprimer avec du PEEK qui incluent une chambre d'impression fermée. Les impressions PEEK peuvent résister à des températures allant jusqu'à 260 °C.

Pour vous donner une idée approximative de la température d'extrusion maximale qu'une imprimante 3D ordinaire peut atteindre, la Prusa i3 a une température maximale de buse de 300 °C. Cela signifie que l'impression de filament PEEK est hors de question.

Pour utiliser ce filament, vous devrez accéder à une imprimante 3D de grade industriel, pour laquelle vous devriez vous attendre à payer environ 29 000 USD (un devis estimé pour l'APIUM P220).

Le PEEK produit des impressions durables avec une haute résistance à la traction, qui sont résistantes à la chaleur et à l'eau, et biocompatibles, mais travailler avec le filament est compliqué et exige que les utilisateurs soient expérimentés et connaissent quel système produira des résultats optimaux. Le PEEK est largement utilisé dans les industries médicales, automobiles et aérospatiales, et des pièces comme des roulements, pompes, et soupapes de compresseur sont imprimées avec satisfaction.

PAHT CF15

Température plateau	100 °C-120 °C
Température extrusion	260 °C-280 °C
Enceinte	Oui
Imprimante normale	Oui
Température transition vitreuse	72 °C
Résistance humidité	Faible

Le Polyamide haute température renforcé fibre de carbone (PAHT CF15) est un matériau extrêmement fort et techniquement avancé qui contient 15 % de fibre de carbone et est résistant à la chaleur et aux produits chimiques.

Les impressions PAHT CF15 peuvent résister à des températures constantes de 150 °C mais peuvent aller jusqu'à 180 °C pour de courtes périodes. Pendant l'impression, une température de plateau de 100-120 °C est requise avec une température de buse de 260-280 °C. La température de transition vitreuse est de 72 °C, et une chambre de construction est requise pour des résultats optimaux.

Ces exigences nous permettent d'imprimer des pièces PAHT CF15 en utilisant une imprimante 3D ordinaire, avec la réserve qu'elle nécessite un plateau chauffant et une enceinte.

Le filament est utilisé dans des applications d'ingénierie pour des projets techniques pour fabriquer des pièces mobiles et est souvent utilisé comme remplacement de composants métalliques. Cela est dû aux impressions étant résistantes à la chaleur à des niveaux acceptables ainsi que la rigidité et la haute résistance à la traction.

Le filament est assez facile à travailler et ne pose pas de grands défis d'impression en dehors de l'usure de la buse, donc la buse appropriée doit être sélectionnée.

Polycarbonate

Température plateau	80 °C-120 °C
Température extrusion	260 °C-310 °C
Enceinte	Oui
Imprimante normale	Oui
Température transition vitreuse	150 °C
Résistance humidité	Faible
Prix	40-60 $

Le Polycarbonate (PC) est connu pour sa force et sa durabilité et reste le filament de choix pour les utilisateurs qui veulent un filament polyvalent qui produit des impressions avec une haute résistance à la chaleur, résistance aux chocs, et clarté optique avec en bonus d'être léger. Bien que sujet au gauchissement (warping), le filament reste populaire en raison des résultats finaux.

Une chambre d'impression fermée est requise pour maintenir la stabilité et la qualité d'impression. La température de la buse devrait être entre 260 °C et 310 °C avec une température de plateau de 80-120 °C. La température de transition vitreuse du polycarbonate est de 150 °C, et les impressions peuvent résister à la chaleur jusqu'à environ 140 °C.

La première question que j'essaie de répondre quand je recherche un nouveau matériau est si je peux l'imprimer avec mon imprimante 3D normale (pas même une prosumer). Si vous avez un plateau chauffant et une machine fermée, vous pouvez commencer à imprimer avec ce matériau de grade industriel avec une relative facilité.

Le filament de polycarbonate est hygroscopique, ce qui signifie qu'il absorbe l'humidité dans l'air, donc un stockage approprié est essentiel pour le garder au sec.

L'humidité causera des complications d'impression, et pour cette raison, tous les soins doivent être pris pour éliminer l'exposition à l'humidité en stockant le filament dans des conteneurs hermétiques. Pendant l'impression, les ventilateurs de refroidissement devraient être éteints pour permettre une adhérence correcte.

Je recommanderais d'opter pour le Polymaker Polycarbonate.

Polypropylène

Température plateau	80 °C-100 °C
Température extrusion	230 °C-260 °C
Enceinte	Oui
Imprimante normale	Oui
Température transition vitreuse	-20 °C (résiste 160 °C)
Résistance humidité	Élevée
Prix	80-110 $

Le Polypropylène est aussi un thermoplastique semi-cristallin avec des qualités de résistance chimique et aux chocs élevées le rendant excellent pour une utilisation dans le secteur industriel, les vêtements de sport, et les applications d'appareils ménagers.

Une température d'extrudeur de 230-260 °C et une température de plateau de 80-100 °C sont requises. La température de transition vitreuse est d'environ 260 °C. En raison des exigences de chaleur élevées, une chambre d'impression est nécessaire pour contrôler le gauchissement. Les produits finis peuvent résister à des températures entre 82 °C et 120 °C, selon la composition du filament.

Le Polypropylène n'est pas hygroscopique et fonctionne bien avec des composants submergés ou des objets régulièrement en contact avec l'humidité. Il sert bien comme isolation électrique et est largement utilisé pour créer des ustensiles de cuisine allant au lave-vaisselle et au micro-ondes ainsi que des équipements et pièces médicaux. Le Polypropylène est connu pour les finitions lisses qu'il fournit constamment.

Polyamide (PA)

Température plateau	70 °C-80 °C
Température extrusion	220 °C-260 °C
Enceinte	Oui
Imprimante normale	Oui
Température transition vitreuse	60 °C (résiste 120 °C)
Résistance humidité	Faible

Le Polyamide a une structure semi-cristalline le rendant très fort car il est aussi flexible, ajoutant à sa force. Les produits finaux sont résistants à la chaleur et largement utilisés dans les applications automobiles, de transport, électriques et électroniques. Le PA est aussi résistant à l'abrasion, à l'huile, et aux chocs.

Le PA peut résister à des températures jusqu'à 120 °C pendant de longues périodes, et la température d'impression est entre 220 °C et 260 °C. Une température de plateau de 70-80 °C est requise tandis que la température de transition varie entre 55 °C et 75 °C. Le ventilateur de refroidissement doit être éteint lors de l'impression avec du PA. Vous pouvez télécharger un profil Cura pour l'impression avec du Polyamide ici.

La plupart des filaments polyamide sont faits avec du nylon, mais certains incluent de la fibre de verre. Le PA est hygroscopique et doit être séché avant utilisation. Il est aussi sujet au gauchissement et nécessite une chambre d'impression fermée et pas de ventilateur pour contrôler la déformation d'impression.

ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène)

Température plateau	90 °C-110 °C
Température extrusion	230 °C-250 °C
Enceinte	Oui
Imprimante normale	Oui
Température transition vitreuse	105 °C
Résistance humidité	Faible
Prix	15-22 $

Ce thermoplastique ne nécessite pas de présentation, mais en voici une nonetheless. L'ABS est un autre filament 3D populaire en raison de sa haute résistance à la chaleur et aux dommages. Bien qu'il ait une grande résistance à la chaleur, il est encore sujet aux rayons UV du soleil, et son homologue ASA a une protection UV, donc il est adapté pour une utilisation en extérieur.

La température d'impression est d'environ 240 °C avec une température de plateau de 90-100 °C, tandis que la température de transition vitreuse est de 105 °C. Les impressions finies peuvent résister à des températures proches de 100 °C mais pas pendant de longues périodes. L'impression nécessite une chambre d'impression car le gauchissement est assez courant avec l'ABS.

L'ABS est hygroscopique, donc il faut prendre soin du stockage afin de minimiser le contact avec l'humidité. Il peut être difficile à imprimer en raison du gauchissement sur les coins extérieurs de l'impression causé par un refroidissement inégal. Bien que le filament soit hygroscopique, les impressions ont tendance à être résistantes à l'eau et sont aussi résistantes aux chocs, ce qui en fait un excellent choix pour la plupart des professionnels.

Si vous pensez acheter du filament ABS, n'achetez pas n'importe quel générique mais plutôt cette marque d'ABS car elle fonctionne très bien et ne ruine pas la banque.

Polyéthylène téréphtalate glycol-modifié (PETG)

Température plateau	80 °C-100 °C
Température extrusion	210 °C-250 °C
Enceinte	Non
Imprimante normale	Oui
Température transition vitreuse	75 °C
Résistance humidité	Faible
Prix	15-25 $

Le filament PETG est très facile à imprimer et est comparable au PLA à cet égard. Cependant, le PETG a de meilleures qualités relatives à la résistance à la chaleur, à l'eau, et aux produits chimiques corrosifs.

Le PETG est capable de résister à des températures allant jusqu'à 75 °C. La température d'extrusion de la buse varie entre 210-250 °C et nécessite un plateau chauffant à 80-100 °C. La température de transition vitreuse est de 75 °C et une enceinte d'impression n'est pas requise tant que la température ambiante n'est pas trop froide.

Pendant l'impression, un ventilateur est recommandé seulement après que la première couche a été établie et est correctement collée au plateau. Par la suite, le ventilateur de refroidissement régule la température de la buse et accélère le refroidissement pour aider à prévenir le stringing et le blobbing, donnant à votre impression une finition détaillée.

Le PETG est utilisé dans l'industrie alimentaire et des boissons car il peut être facilement stérilisé et est assez flexible mais robuste. Les propriétés de stérilisation le rendent idéal pour une utilisation dans l'industrie médicale. Dans le commerce de détail, le PETG est utilisé pour fabriquer des présentoirs pour les points de vente.

Le PETG est généralement considéré comme l'un des meilleurs filaments d'impression 3D qui existent car il est facile à imprimer et peut résister à des températures élevées.

Le PLA est-il résistant à la chaleur ?

Le PLA est le moins résistant à la chaleur de tous les types de filaments, mais c'est de loin le plus facile à imprimer en raison de ses faibles exigences de chaleur. Les impressions finies ne répondront pas favorablement à des conditions chauffées comme l'intérieur d'une voiture fermée en plein soleil à midi. La température de fusion naturelle du PLA est d'environ 80 °C mais est améliorée avec des additifs (souvent appelés PLA+). Comme la plupart des types de filaments, le PLA est aussi soumis à des additifs pour améliorer l'utilisation globale.

Parce que le PLA est biodégradable, il est couramment utilisé dans les implants médicaux comme les vis de tissu pour aider la guérison. Le PLA vient dans une variété de grades différents qui inclut scientifique, médical, alimentaire, et enfin le PLA standard utilisé dans l'impression 3D quotidienne.

La température de plateau recommandée pour le PLA est entre 40 °C et 60 °C si vous avez décidé d'utiliser un plateau chauffant pour de meilleurs résultats d'adhérence. La température de la buse est réglée à environ 190 °C-215 °C, selon la marque et la pigmentation.

Le PLA reste un filament fonctionnel et utile pour imprimer, mais une considération appropriée devrait être donnée à l'application de l'impression.

La résine est-elle résistante à la chaleur ?

L'impression avec de la résine implique un processus entièrement différent où la résine liquide est exposée à la lumière UV qui durcit et polymérise la résine exposée. Les impressions en résine sont essentiellement faites à l'envers, avec le fond du réservoir de résine contrôlant l'exposition à la lumière UV.

Les impressions en résine sont assez solides, mais certaines ont un degré de flexibilité qui permet de multiples utilisations, y compris la fabrication de couronnes et de moules de bridges en dentisterie et applications d'ingénierie.

Il existe des résines haute température qui ont une faible dilatation thermique et une haute résistance à la traction qui peuvent produire des composants rapides et précis. Cependant, les résines haute température produisent un composant sans flexibilité, donc les clips, emboîtements, et charnières vivantes ne sont pas recommandés.

Les impressions en résine auront une température de déviation de chaleur de 289 °C @ 0,45 MPa si vous utilisez de la résine haute température. Ces matériaux ne fondent pas, donc la température de transition vitreuse n'est pas mesurée.

Les impressions en résine haute température sont utilisées comme fixations résistantes à la chaleur, composants de boîtier, contrôle d'air chaud et de fluide, prototypage de moules et tests environnementaux. Les fonctions et applications des résines haute température sont en constante croissance tout comme les différents types de résines conçus pour répondre aux exigences de l'excellence de fabrication rentable instaurée dans les industries.

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