Guide des filaments d'imprimante 3D :types, matériaux et utilisations pratiques

Le filament d'impression 3D est un fil thermoplastique alimenté par une imprimante 3D de modélisation par dépôt fondu. Deux des filaments les plus populaires, le PLA et l'ABS, étaient déjà utilisés dans différentes applications respectivement dans les années 1930 et 1940. En 1981, les polymères thermodurcissables étaient utilisés comme filaments pour imprimantes 3D. Lorsque le FDM (fused deposition modeling) a été inventé en 1988, le filament plastique traditionnel était déjà utilisé. 

Les filaments d'imprimante 3D sont disponibles dans divers matériaux, tels que la soie, le bois, le bronze, l'or et le carbone. Ces filaments existent en épaisseurs de 1,75 mm et 3 mm et sont vendus en bobines. Le coût des filaments peut varier de 10 $ à 120 $ ou plus, selon le type, la qualité, la marque et les propriétés.

Cet article abordera les types de filaments d’imprimante 3D, leurs matériaux et leurs utilisations.

Pour plus d'informations, consultez notre guide sur Tout ce que vous devez savoir sur l'impression 3D.

Quels sont les types de filaments pour imprimante 3D ?

Vous trouverez ci-dessous les différents types de filament pour imprimante 3D :

1. Filaments plastiques standards : Filaments d'impression 3D couramment utilisés, à savoir l'ABS (acrylonitrile butadiène styrène) et le PLA (acide polylactique). Le PLA est connu pour ses propriétés de résistance aux chocs, tandis que l'ABS est plus résistant et plus léger. 
2. Autres filaments thermoplastiques : Ceux-ci incluent le nylon (polyamide), le PET (polyéthylène téréphtalate), le PVA (alcool polyvinylique), l'ASA (acrylonitrile styrène acrylate) et le HIPS (polystyrène à fort impact). L'application de ces filaments diffère en fonction de leurs propriétés. Par exemple, le HIPS et le PVA sont couramment utilisés comme matériaux de support pour les imprimantes à double extrusion en raison de leurs propriétés de solubilité.  
3. Filaments flexibles : Ce sont des filaments avec un mélange de propriétés de caoutchouc et de plastique rigide. Les exemples incluent le TPE (élastomère thermoplastique), le TPU (polyuréthane thermoplastique) et le filament amphore. Le TPE et le TPU sont des choix populaires pour les conceptions nécessitant de la flexibilité. 
4. Filaments exotiques : Ceux-ci utilisent un matériau de base, tel que le PLA, et les améliorent avec des additifs spéciaux pour remplir des fonctions supplémentaires. Les exemples incluent le grès, le bois, la soie, le métal et les filaments magnétiques. L'application des différents filaments dépendra de la finition souhaitée du produit final. Par exemple, dans les filaments de soie, l'apparence d'une finition soyeuse est souhaitée. 

Quels sont les matériaux utilisés pour les filaments d'imprimante 3D ?

Les filaments d'impression 3D sont disponibles dans divers matériaux, tels que les thermoplastiques, la soie, la fibre de carbone, le métal, le bois, la céramique et le grès. Le choix des matériaux dépend de l'application et des propriétés souhaitées de l'impression finie.  Les options de matériaux courantes sont présentées ci-dessous.

1. Acide polylactique

Le PLA est un filament thermoplastique dérivé de sources renouvelables, telles que l'amidon de maïs et la canne à sucre. Le PLA présente des caractéristiques similaires au polypropylène (PP), au polystyrène (PS) ou au polyéthylène (PE). Pour en savoir plus, consultez notre article sur Qu'est-ce que le PLA.

2. Acrylonitrile

L'acrylonitrile est un composé chimique utilisé pour fabriquer l'ABS et l'ASA. L'ABS possède une bonne résistance aux chocs et à l'abrasion. L'ASA a été développé pour des conditions météorologiques plus extrêmes et des applications extérieures. 

3. Polyéthylène téréphtalate glycol

Le PETG est un polyester thermoplastique offrant une excellente durabilité et résistance chimique. Il s’agit d’une forme plus avancée de PET. Le « G » signifie glycol, qui est ajouté pour offrir des propriétés supplémentaires. Le PETG offre une meilleure résistance et durabilité, et il est plus résistant aux chocs et mieux adapté aux températures élevées que le PET. Pour en savoir plus, consultez notre guide sur les propriétés PETG.

4. Polyuréthane thermoplastique

Le TPU est un plastique polyuréthane et un sous-ensemble du TPE. Comparé au TPE, le TPU est plus résistant et plus rigide, ce qui le rend bien adapté aux prototypes plus lourds, plus résistants et plus durables.

5. Filaments exotiques

Les filaments d'impression 3D exotiques sont des filaments composites avec un matériau de base enrichi d'additifs. Cela offre des propriétés mécaniques et des finitions particulières. 

Quels sont les meilleurs matériaux pour les filaments d'imprimante 3D ?

Les meilleurs matériaux pour les filaments d’imprimante 3D varient en fonction de l’application et des propriétés souhaitées. Le tableau 1 compare les différents filaments et leurs propriétés :

Tableau 1. Comparaison des filaments d'imprimante 3D

Filament Prix (par kg) Durabilité Flexibilité Force Sans danger pour les aliments

Filament

ABS

Prix (par kg)

10 $ 

Durabilité

Élevé

Flexibilité

Moyen

Force

Moyen 

Sécurité alimentaire

Non

Filament

PLA

Prix (par kg)

15 $

Durabilité

Moyen 

Flexibilité

Faible

Force

Moyen

Sécurité alimentaire

Oui

Filament

Nylon

Prix (par kg)

50 $

Durabilité

Élevé

Flexibilité

Élevé

Force

Élevé

Sécurité alimentaire

Oui

Filament

PETG

Prix (par kg)

15 $

Durabilité

Élevé

Flexibilité

Élevé

Force

Moyen

Sécurité alimentaire

Oui

Filament

PVA

Prix (par kg)

40 $

Durabilité

Moyen

Flexibilité

Faible

Force

Élevé

Sécurité alimentaire

Oui

Filament

ASA

Prix (par kg)

30 $

Durabilité

Élevé

Flexibilité

Faible 

Force

Moyen

Sécurité alimentaire

Non

Filament

PC

Prix (par kg)

30 $

Durabilité

Élevé

Flexibilité

Moyen-Élevé

Force

Élevé

Sécurité alimentaire

Non

Filament

TPE

Prix (par kg)

40 $

Durabilité

Modéré

Flexibilité

Élevé

Force

Faible

Sécurité alimentaire

Oui

Filament

TPU

Prix (par kg)

45 $

Durabilité

Élevé

Flexibilité

Moyen-Élevé

Force

Moyen-Élevé

Sécurité alimentaire

Oui

Filament

Grès

Prix (par kg)

30 $

Durabilité

Faible

Flexibilité

Faible

Force

Faible

Sécurité alimentaire

Non

Filament

Bois

Prix (par kg)

25 $

Durabilité

Moyen

Flexibilité

Moyen

Force

Moyen

Sécurité alimentaire

Non

Filament

HANCHES

Prix (par kg)

20 $

Durabilité

Élevé

Flexibilité

Moyen

Force

Faible

Sécurité alimentaire

Oui

Filament

Fibre de carbone 

Prix (par kg)

30 $

Durabilité

Élevé

Flexibilité

Faible

Force

Moyen

Sécurité alimentaire

Non

L'ABS et le PLA sont deux des options de filaments les plus rentables, avec des prix commençant respectivement à 10 $ et 15 $. La plupart des filaments composites utilisent le PLA comme matériau de base et adoptent ses propriétés avec quelques additifs pour les améliorer. Il en résulte des matériaux composites ayant une durabilité, une flexibilité et une résistance moyennes à faibles. Les HIPS et la fibre de carbone font toutefois exception car tous deux présentent une grande durabilité. 

Pour plus d'informations, consultez notre guide sur les meilleurs matériaux pour l'impression 3D.

Quels facteurs affectent la résistance du filament d'une imprimante 3D ?

Les facteurs qui affectent la résistance d'un filament d'imprimante 3D sont :

1. Résistance à la traction : Pour les pièces qui ont besoin d’une résistance à la traction pour résister aux forces de traction sur l’objet, le PETG et le PC sont des options avantageuses. Le PETG a une forte liaison entre les couches.
2. Résistance aux chocs : Les filaments d'imprimante 3D les plus résistants en termes de résistance aux chocs sont l'ABS, le PETG, le PC et le TPU.
3. Résistance à la déchirure : Pour les pièces nécessitant une résistance élevée à la déchirure, le filament TPU est une bonne option.

Quel est le filament d'imprimante 3D le plus résistant ?

Le polycarbonate est le filament d'imprimante 3D le plus résistant. Il a une résistance à la traction de 70 MPa et une excellente résistance aux chocs.

Entretien du filament de l'imprimante 3D

L’entretien du filament de l’imprimante 3D dépend du stockage. Lors de la sélection de la solution de stockage appropriée, tenez compte du climat, de la durée de conservation et de l'environnement dans lequel le filament sera utilisé. Par exemple, le PLA a une durée de conservation de 2 à 3 ans. La maintenance typique consiste à stocker le PLA dans un endroit frais, sec et sombre (stockage sans humidité). Après deux ans, la qualité d'impression peut commencer à se détériorer et le filament peut devoir être remplacé.

Quels sont les facteurs qui ont un impact sur la durabilité des produits imprimés en 3D ?

Les facteurs suivants influencent la durabilité des filaments d'imprimante 3D :

1. Épaisseur de la couche : L'épaisseur de la couche d'un objet imprimé affecte la résistance de l'objet dans la plage de ses propriétés matérielles. 
2. Qualité des matériaux : Les matériaux de haute qualité sont généralement plus performants et plus durables.
3. Température appropriée : Différents filaments d'impression 3D ont des sensibilités différentes à la température. Prenez note de la plage de température spécifiée du filament pour vous assurer qu'il correspond aux conditions de température rencontrées lors de la création du produit final.  
4. Rétractation : Si la rétraction est trop élevée, cela entraînera de petits espaces ou des globes causés par des poches d'air à l'intérieur de la tête d'impression. Si l’imprimante ne se rétracte pas suffisamment, un suintement visible se produira lors du déplacement de la buse. Le filament s'enchaînera entre les éléments car la buse n'arrête pas l'extrusion du matériau avant de se déplacer. 
5. Orientation de la pièce : Les pièces imprimées en 3D sont plus résistantes dans les plans parallèles au lit d'impression et intrinsèquement plus faibles dans le sens de la construction.
6. Remplissage et périmètres : L'augmentation de la densité de remplissage d'une pièce imprimée ajoute à la rigidité de la pièce et l'empêche de se déformer.

Quelles sont les utilisations du filament pour imprimante 3D ?

Vous trouverez ci-dessous quelques cas d'utilisation d'impressions imprimées avec des filaments d'imprimante 3D :

1. Médical : Utilisé comme points de suture médicaux, implants, dispositifs médicaux et prothèses. 
2. Industriel : Utilisé pour imprimer des pièces fonctionnelles ou des prototypes, des outils personnalisés et des moules pour le moulage par injection.  
3. Sports : Utilisé pour imprimer des poignées pour bâtons de hockey, casques et semelles de chaussures de sport.  
4. Automobile : Utilisé dans les prototypes de pièces automobiles, notamment les éléments intérieurs, les tableaux de bord et les modèles réduits d'une voiture.  

Quels sont les avantages du filament pour imprimante 3D ?

Le filament pour imprimante 3D offre certains avantages, notamment :

• Abordable et large choix de matériaux et de propriétés.
• Permet des propriétés et des finitions uniques qui ressemblent à la « vraie affaire ». Par exemple, les filaments de soie donnent l’illusion d’une finition soyeuse. 
• Des impressions solides et durables peuvent être créées en renforçant le PLA ou l'ABS standard avec des matériaux composites, tels que la fibre de verre ou la fibre de carbone.
• Les imprimantes qui utilisent des filaments d'impression 3D ont généralement de gros volumes de fabrication.

Par rapport aux imprimantes 3D en résine, les machines qui utilisent des filaments d'imprimante 3D ont des volumes de construction plus importants et peuvent donc être utilisées pour imprimer des produits plus grands.  

Quels sont les inconvénients du filament pour imprimante 3D ?

Certains inconvénients des filaments d'imprimante 3D sont :

• Les impressions en filament ont une résolution et une qualité inférieure  
• Les filaments ne fonctionnent pas exceptionnellement bien pour reproduire des détails et des motifs complexes 

Comparé à son homologue imprimé en résine, le filament offre une résolution et une qualité inférieures. Les impressions en résine offrent également de meilleures finitions de surface. 

Où acheter un filament pour imprimante 3D

Le filament pour imprimante 3D peut être acheté auprès de :

1. Entreprises internationales : Le marché mondial d’Amazon a accès à une variété de marques et de types de filaments à de bons prix. Il offre un réseau logistique pour une expédition économique et dispose d'une politique de retour inégalée.
2. Entreprises locales américaines :Plusieurs entreprises américaines locales vendent des filaments pour imprimantes 3D. Il est important de prendre en compte l'emplacement, les ressources de livraison disponibles et les bonnes critiques lors de la sélection d'un fournisseur. Xometry propose une place de marché en ligne avec un vaste réseau d'ateliers d'usinage, de fabricants personnalisés et une large sélection de filaments pour imprimantes 3D.  

Comment trouver un filament d'imprimante 3D près de chez vous

Il existe plusieurs façons de trouver du filament 3D près de chez vous :

1. Thomasnet.com propose une liste de plus de 80 fournisseurs de filaments pour imprimantes 3D et vous permet de la affiner par zone géographique.
2. Allez dans les espaces de création locaux et demandez autour de vous les noms des entreprises de filaments pour imprimantes 3D.
3. Renseignez-vous sur les forums pour connaître les fournisseurs de filaments 3D de votre région.

Comment choisir le meilleur service de filament pour imprimante 3D

Voici quelques conseils pour choisir le meilleur service de filament pour imprimante 3D :

1. Recherchez des entreprises bien établies et disposant d'un profil professionnel en ligne. 
2. Assurez-vous qu'ils proposent le filament que vous recherchez.
3. Consultez quelques avis d'autres clients sur et en dehors de leurs plates-formes. 
4. Essayez une petite commande pour tester la qualité de leurs produits. 

Quels sont les signaux d’un service de qualité pour les filaments d’imprimante 3D ?

Voici quelques signaux à surveiller lorsque vous recherchez un service de qualité pour les filaments d'imprimante 3D :

1. Témoignages sur le service provenant de sources fiables.
2. Avis en ligne sur des sites Web tels que HelloPeter ou Google Reviews.
3. Ninjatek est un bon exemple de marque connue et réputée qui propose des filaments de qualité.

Quels sont les meilleurs filaments pour imprimante 3D ?

Les meilleurs filaments pour imprimante 3D sont les suivants :

1. Les filaments pour imprimante 3D Hatchbox ou Eryone PLA sont de bons filaments économiques et polyvalents. 
2. Les filaments pour imprimante 3D NinjaFlex TPE et TPU sont les meilleurs pour les impressions flexibles. 
3. Le filament pour imprimante 3D PolyMax PC est le meilleur en termes de résistance et de durabilité. 

Quelles sont les alternatives au filament pour imprimante 3D ?

D'autres filaments d'imprimante 3D alternatifs aux plastiques « standards » tels que l'ABS, le PLA et le PET sont :

1. Filaments biodégradables 
2. Filaments d'impression 3D en chanvre 
3. Filaments d'imprimante 3D à café 

FAQ courantes sur le filament d'imprimante 3D

L'impression 3D multifilament est-elle meilleure ?

Les imprimantes 3D multifilament à double extrusion sont idéales pour imprimer des conceptions complexes ou des conceptions avec une structure de support. L'impression simultanée de deux matériaux différents permet de gagner du temps et de combiner les meilleures propriétés de chaque matériau.

Quel est l'avantage du filament d'imprimante 3D en métal par rapport au filament d'imprimante 3D en bois ? 

Les avantages du filament d'imprimante 3D en métal par rapport au filament d'imprimante 3D en bois sont :

1. Les filaments métalliques sont plus résistants à l'abrasion que les filaments de bois.
2. Le filament métallique est plus durable et rigide que le filament d'imprimante 3D chargé en bois.
3. Les impressions métalliques conviennent aux pièces mécaniques fonctionnelles et aux applications industrielles. 

La résine est-elle meilleure que le filament d'imprimante 3D ?

La résine peut être meilleure que le filament d’imprimante 3D, selon l’application. Les impressions à base de résine sont connues pour leur qualité supérieure et sont idéales pour les modèles miniatures très détaillés. Les filaments sont plus durables, moins chers et mieux adaptés aux objets plus gros. Pour en savoir plus, consultez notre guide sur la résine et le filament d'imprimante 3D.

Quelle est la relation entre le remplissage 3D et le filament d'imprimante 3D ?

Le filament d'imprimante 3D est le matériau utilisé pour créer un remplissage 3D. La densité de remplissage est la quantité de filament imprimé à l'intérieur du modèle, de l'objet ou du prototype. Pour plus d'informations, consultez notre guide sur le remplissage 3D.

Résumé

Cet article passe en revue les différents types de filaments d’imprimante 3D et résume leurs utilisations et propriétés. Pour en savoir plus sur les filaments d'imprimante 3D et décider lequel convient le mieux à votre application, contactez un représentant Xometry.

Xometry offre une large gamme de capacités de fabrication, notamment l'impression 3D et des services à valeur ajoutée pour tous vos besoins de prototypage et de production. Visitez notre site Web pour en savoir plus ou pour demander un devis gratuit et sans engagement.

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Dean McClements

Dean McClements est titulaire d'un baccalauréat spécialisé en génie mécanique et possède plus de deux décennies d'expérience dans l'industrie manufacturière. Son parcours professionnel comprend des rôles importants dans des entreprises de premier plan telles que Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace et Hyster-Yale, où il a développé une compréhension approfondie des processus d'ingénierie et des innovations.

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