Comprendre la densité et la longueur du filament pour une impression 3D précise

L'un des principaux doutes au quotidien parmi les utilisateurs d'impression 3D est de connaître la densité du filament qu'ils utiliseront pour savoir combien de matériau ils consommeront, et donc combien de matériau ils auront besoin pour imprimer une pièce en 3D. La densité (absolue) est une grandeur scalaire relative à la quantité de masse dans un volume donné d'une substance. Habituellement, les logiciels d'impression 3D (Cura, Simplify3D...) permettent d'obtenir la longueur totale de filament qui sera utilisée pour imprimer le modèle 3D.

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

Étant :

ρ : Densité (exprimée en g/cm³)

m : Masse (exprimée en g)

v : Volume (exprimé en cm³)

S : Surface (exprimée en cm²)

l : Longueur (exprimée en cm)

r : Rayon (exprimé en cm)

Nous connaîtrons toujours toutes les variables sauf la densité ou la longueur, donc en connaissant l'une des deux, nous pouvons trouver l'autre. Il faut noter que tous les filaments ont une marge d'arrondi de ± 0,05 mm donc cela cause aussi une tolérance finale dans les calculs mais est considérée négligeable.

Dans le cas de ne pas connaître la densité et la longueur totale de filament de la bobine, la densité approximative peut toujours être calculée à partir d'une longueur de filament de la bobine. Vous devriez connaître sa masse (« peser » le morceau de filament sur une balance de précision) et connaissant 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 nous savons que la longueur de filament de la bobine est de 335 mètres, nous pouvons déterminer la densité de la même avec la formule mentionnée ci-dessus (l'équivalence d'unités doit être prise en compte).

En cas de vouloir calculer la longueur à partir de la densité, il suffirait de dégager la formule mentionnée précédemment. À titre d'exemple, nous calculons la longueur d'une bobine de 500 g d'ABS de 2,85 mm de diamètre sachant que la densité de celle-ci est de 1,04 g/cm³.

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 avec moins de densité donc il est approprié pour faire des pièces légères, tandis que des filaments comme le Proto-Paste d'Acier Inoxydable ont une des densités les plus hautes en portant des particules d'acier au-delà du PLA.