Densités et longueurs des filaments d'impression 3D

L'un des principaux doutes au quotidien chez les utilisateurs de l'impression 3D est de connaître la densité du filament qu'ils utiliseront pour savoir combien de matière ils vont consommer, et donc de combien de matière ils auront besoin pour imprimer une pièce en 3D. La densité (absolue) est une quantité scalaire rapportée à la quantité de masse dans un volume donné d'une substance. Généralement les logiciels d'impression 3D (Cura, Simplify3D...) permettent d'obtenir la longueur totale du filament qui servira à imprimer le modèle 3D.

C'est à ce moment que le problème se pose car tous les fabricants ne facilitent pas la densité des filaments. Cependant, la densité est très facile à calculer en connaissant la longueur du filament de la bobine. Voici comment déterminer la densité en connaissant la longueur du filament.

Être :

ρ :Densité (exprimée en g/cm ³ )

m :Masse (exprimée en g)

v :Volume (exprimé en cm ³ )

S :Aire (exprimée en cm ² )

l :Longueur (exprimée en cm)

r :Rayon (exprimé en cm)

Nous connaîtrons toujours toutes les variables sauf la densité ou la longueur, donc connaissant l'une des deux, nous pourrons trouver l'autre. Il convient de noter que tous les filaments ont une marge d'arrondi de ± 0,05 mm, ce qui entraîne également une tolérance finale dans les calculs mais est considérée comme négligeable.

Dans le cas où l'on ne connaît pas la densité et la longueur totale du filament de la bobine, la densité approximative peut toujours être calculée à partir d'une longueur de filament de la bobine. Vous devez connaître sa masse ("peser" le morceau de filament dans une balance de précision) et connaître la longueur du morceau nous pourrons obtenir la densité de ce morceau de filament qui sera extrapolable à la bobine complète.

Si par exemple nous avons une bobine de 1 kg de PLA de diamètre 1,75 mm et que nous savons que la longueur du filament de la bobine est de 335 mètres, nous pouvons déterminer la densité de celle-ci avec la formule mentionnée ci-dessus (l'équivalence doit être prise en compte compte d'unités).

En cas de vouloir calculer la longueur à partir de la densité, il suffirait d'effacer la formule mentionnée précédemment. A titre d'exemple on calcule la longueur d'une bobine de 500 g ABS de 2,85 mm de diamètre sachant que la densité de celle-ci est de 1,04 g/cm ³ .

Le graphique suivant montre les densités des principaux filaments d'impression 3D connus tels que PLA, ABS, HiPS, FilaFlex, PP-Polypropylène, PC-Polycarbonate, PETG-Polyéthylène, Nylon, Proto-Pasta, matériaux avancés, etc. Comme vous pouvez le voir le PP-Polypropylène est le filament le moins dense, il convient donc à la fabrication de pièces légères, tandis que les filaments tels que le Proto-Paste of Stainless Steel ont l'une des densités les plus élevées lorsqu'ils transportent des particules d'acier vers les plus anciens du PLA.