Le guide ultime des matériaux d'impression 3D les plus solides et de leur durabilité

On confond souvent force et endurance. Le verre (chaux sodée) est un matériau résistant; il a presque la même résistance à la flexion que l’aluminium une fois trempé, tout en étant plus léger et tout aussi rigide. Malgré cela, nous ne fabriquons pas d’avions en verre, mais utilisons des expressions telles que « château de verre » et « canon de verre » qui évoquent toutes deux la fragilité. La raison en est la ténacité :le verre, comme la plupart des matériaux céramiques, n’est pas résistant. Le verre est environ 40 fois moins résistant que l'aluminium, et ce manque de ténacité le rend peu pratique dans de nombreuses applications d'ingénierie, car il ne peut pas redistribuer les contraintes internes ni résister aux impacts et aux charges dynamiques.

En impression 3D, un phénomène similaire se produit avec deux des filaments les plus populaires. Vous entendrez peut-être quelqu’un dire « L’ABS est plus résistant que le PLA », mais ce n’est pas vrai. Le PLA est nettement plus résistant et plus rigide que l'ABS (environ une fois et demie selon le filament exact). L’ABS est plus résistant, et c’est cette solidité qui en fait un matériau d’ingénierie recherché. 

Mais quel est le matériau d’impression 3D le plus résistant ? Quel est le matériau le plus résistant ? Lorsqu'il s'agit d'impression 3D, la détermination de la solidité ou de la résistance des pièces imprimées en 3D dépend fortement de la technologie d'impression et du matériau choisi, car chacun offre un équilibre différent entre résistance à la traction et résistance aux chocs.

Ce guide compare les propriétés mécaniques des matériaux les plus populaires, notamment le PLA, l'ABS, le nylon, les composites de fibres de carbone, les résines techniques de stéréolithographie (SLA) et les poudres de frittage sélectif au laser (SLS), ainsi que les technologies d'impression 3D les plus courantes (modélisation par dépôt fondu (FDM), SLA et SLS) et d'autres facteurs qui influencent la résistance des matériaux.

La force est importante lorsque vous imprimez des pièces fonctionnelles, notamment des outils, des gabarits, des fixations ou tout ce qui doit résister à des charges réelles. Cependant, la force peut signifier différentes choses selon les personnes. Lorsqu'une pièce est décrite comme « solide », cela peut signifier qu'elle peut supporter une charge importante, résister aux impacts et aux fractures, ou résister à la chaleur ou aux conditions environnementales.

En science des matériaux, la « résistance » a une définition plus étroite :il s’agit de la quantité maximale de contrainte qu’une pièce peut supporter sans se briser. La « contrainte » est la force appliquée divisée par la surface de la section transversale de la pièce pour tenir compte des différences de géométrie. Une autre propriété importante liée à la réponse aux contraintes d’un matériau est la rigidité. La rigidité est la quantité d'allongement ou de déformation provoquée par une unité de contrainte donnée. La résistance et la rigidité peuvent être mesurées par traction (résistance à la traction) ou par flexion (résistance à la flexion). La résistance et la rigidité seraient les propriétés les plus pertinentes pour un cas de charge où une pièce doit supporter une lourde charge statique, comme un support. Toutes les charges ne sont pas statiques, et il existe d'autres propriétés qui caractérisent les performances des matériaux dans des cas de charge plus dynamiques, comme les impacts.

Lorsque nous parlons de « ténacité » pour les matériaux, nous décrivons la capacité d'un matériau à absorber de l'énergie et à se déformer plastiquement sans se fracturer. Il existe diverses façons de mesurer la ténacité. Une façon consiste à mesurer l’énergie absorbée par un marteau balancé par un pendule ou par la chute d’un poids, ce que l’on appelle la « résistance aux chocs ». Ces mesures ont des unités d'énergie (souvent J, J/m ou J/m2) contrairement à la force qui est mesurée en force par surface (généralement en Pascals ou PSI). Izod, Charpy et Gardner sont trois styles populaires de tests d'impact. La ténacité peut également être caractérisée par d'autres moyens, par exemple en mesurant l'énergie nécessaire pour propager une fissure. La robustesse est importante lorsque vous souhaitez une pièce qui doit résister à des charges dynamiques extrêmes, comme un boîtier de protection.

Avant de comparer des matériaux d’impression 3D, il est important d’établir ce que signifient les propriétés mécaniques utilisées pour mesurer la résistance. Dans l'impression 3D, le terme « résistance » est souvent un raccourci pour une combinaison des propriétés mécaniques suivantes :résistance à la traction, résistance aux chocs, résistance à la flexion, température de déflexion thermique (HDT) et rigidité.

Résistance à la traction mesure la résistance d'un matériau à la rupture sous tension. Il s’agit de la contrainte maximale qu’un matériau peut supporter lorsqu’il est étiré ou tiré avant de se rompre. Imaginez tirer une corde par les deux extrémités jusqu'à ce qu'elle se déforme ou se casse de façon permanente. La force maximale supportée divisée par la surface de la section transversale correspond à la résistance à la traction ultime.

• Pourquoi c'est important : Une résistance élevée à la traction est essentielle pour les pièces suspendues, supportant des charges statiques ou démontées, telles que les crochets ou les supports de levage.

• Mesure : Contrainte (force par surface), généralement en mégapascals (MPa)

Résistance à la flexion est la résistance du matériau à la rupture sous une charge de flexion. Ceci est généralement testé avec un test de flexion en trois points où un échantillon est soutenu par deux poteaux et chargé au milieu. En flexion, une surface subit des forces de traction lorsqu'elle tente de s'étirer, et la surface opposée subit des forces de compression lorsqu'elle est rapprochée. Les plastiques ont généralement de très bonnes propriétés en compression et la résistance à la flexion est généralement plus élevée que lorsqu'ils sont chargés en traction pure.

• Pourquoi c'est important : Une résistance élevée à la flexion est essentielle pour les pièces qui doivent résister à des forces de flexion telles que les poutres, les leviers, les supports en porte-à-faux et les cadres.

• Mesure  : Contrainte (Force par Surface), généralement en Mégapascals (MPa)

Module élastique peut être mesuré en tension ou flex. 

• Pourquoi c'est important : Une pièce rigide (module élevé) conservera sa forme sous charge, tandis qu'une pièce flexible (module faible) se déformera ou s'étirera. Pour un gabarit de localisation de foret, vous voudriez un module élevé pour garantir que l'emplacement du trou ne se déplace pas sous la charge. Pour un boîtier à encliquetage, vous voulez un équilibre, avec suffisamment de flexibilité pour s'enclencher, mais suffisamment de rigidité pour tenir. 

• Mesure : Contrainte par unité d'allongement – Généralement GPa ou MPa puisque l'allongement est traité comme un rapport de la longueur initiale. Même s'il partage les unités avec la résistance, il mesure la contrainte par pourcentage d'allongement :un matériau qui a un module de 1 000 MPa prend 10 MPa de contrainte pour s'allonger de 1 % de sa longueur d'origine.

Résistance aux chocs mesure la capacité d'un matériau à absorber les chocs et l'énergie soudaine sans se briser. Un matériau ayant une résistance élevée à la traction mais une faible résistance aux chocs (comme le verre ou le PLA standard) est considéré comme « cassant ». Si vous avez besoin d’une pièce capable de résister aux chutes ou aux coups, recherchez une résistance élevée aux chocs. Pour la résistance aux chocs Izod et Charpy, les échantillons peuvent être soit « non entaillés », soit « entaillés » lorsqu'une petite encoche en forme de V est découpée dans la pièce. Cette encoche sert de point de départ à la propagation des fissures et rend le test beaucoup plus difficile.

• Pourquoi c'est important : Crucial pour les boîtiers de protection, les pièces de drones, les gabarits, les accessoires, les outils ou les objets qui pourraient tomber. 

• Mesure : Énergie absorbée divisée par l'épaisseur ou la surface de l'éprouvette (J/m) ou kJ/m². Pour Gardner Impact Resistance, seule l'énergie est signalée.

HDT est la température à laquelle un polymère se déforme sous une charge spécifiée. Le HDT est le moyen privilégié pour comparer la température à laquelle la capacité de charge diminue. La température de transition vitreuse (Tg) est parfois utilisée comme indicateur du HDT, et bien que cela fonctionne bien pour les thermoplastiques amorphes comme l'ABS, la Tg et le HDT peuvent être très différents du HDT pour les matériaux semi-cristallins (Nylon, PP) et les thermodurcissables comme les résines SLA.

• Pourquoi c'est important : Les pièces « fortes » sont inutiles si elles se déforment dans une voiture chaude ou à l'intérieur d'un boîtier électronique. Cela est important pour les pièces d'assemblages mécaniques, les machines ou les pièces utilisées dans des environnements chauds.

• Mesure : Température de défaillance en degrés Celsius (°C) à 0,45 MPa ou 1,8 MPa de charge.

La force d’impression ne dépend pas uniquement du matériau. Qu'il s'agisse de FDM, SLA ou SLS, la technologie d'impression dicte l'intégrité structurelle de la pièce finale. Les différences fondamentales résident dans la qualité d'impression, les coûts et la variété des matériaux.

FDM peut produire des pièces solides, mais elles sont anisotropes et généralement nettement plus faibles le long de l'axe Z.

Les imprimantes FDM fabriquent des pièces en extrudant du plastique fondu couche par couche. Alors que la liaison au sein d'une seule couche (axes X et Y) est forte, la liaison entre les couches (axe Z) est nettement plus faible, souvent de 30 % à 50 %.

Les imprimantes SLA utilisent un laser pour durcir la résine liquide. Ce processus chimique crée des liaisons covalentes entre chaque couche au fur et à mesure de sa formation. En conséquence, les pièces SLA sont isotropes :elles présentent une résistance uniforme sur les axes X, Y et Z.

Les ingénieurs ont plus de liberté de conception avec SLA qu'avec FDM. Vous pouvez orienter une pièce pour obtenir une finition de surface ou une vitesse d'impression optimale sans craindre qu'une charge appliquée sous le « mauvais » angle provoque une défaillance du délaminage. Grâce à des résines techniques avancées, le SLA peut surpasser plusieurs filaments FDM en termes de résistance à la traction et de rigidité.

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Les imprimantes SLS utilisent un laser haute puissance pour fritter une poudre thermoplastique. Comme le SLA, le processus de frittage crée des pièces presque isotropes. Le plus grand avantage des imprimantes 3D SLS est qu'elles ne nécessitent pas de structures de support pour l'impression.

L'impression 3D SLS propose certains des matériaux d'impression 3D les plus résistants, notamment une gamme de poudres de nylon.

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Les imprimantes 3D Fuse Series SLS ne sont pas de simples imprimantes, elles constituent tout un écosystème permettant de transformer des fichiers CAO en pièces finales entièrement fonctionnelles avec des thermoplastiques industriels.

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Comparez les options de matériaux pour déterminer le matériau d'impression 3D le plus résistant pour une application donnée. Des recommandations supplémentaires sont données pour les matériaux les plus résistants et les plus résistants à la chaleur pour l'impression 3D FDM, SLA et SLS.

Alors que les matériaux sont répartis en matériaux les plus solides, les plus résistants et les plus résistants à la chaleur, le polycarbonate (PC) répond à tous ces critères. 

Polycarbonate (PC) est le matériau de consommation le plus résistant disponible avant de passer aux polymères industriels coûteux comme le PEEK et le PEKK. Il s’agit du même matériau que celui utilisé dans les verres pare-balles et les boucliers anti-émeutes. Dans l'impression FDM, il offre une grande amélioration en termes de résistance à la chaleur et de résistance aux chocs par rapport à l'ABS et au nylon. Il s'agit d'un matériau difficile à imprimer et il est souvent mélangé à d'autres matériaux pour faciliter l'impression, ce qui réduira également les performances de résistance.

• Avantages  : Ténacité extrême (résistance aux chocs), très haute résistance à la chaleur, clarté optique (dans des mélanges translucides spécifiques) et haute résistance à la traction.

• Inconvénients : Difficile à imprimer (nécessite des températures de buse très élevées d'environ 270 à 310 °C), hygroscopique (absorbe l'humidité) et sujet à de graves déformations et délaminages sans boîtier chauffé.

• Résistance à la traction : Élevé (60-70 MPa). Il est plus résistant que le nylon et l'ABS, capable de supporter des charges importantes.

• Rigidité : Modéré (2-2,5 GPa) Semblable à l'ABS, mais pas aussi rigide que le PLA.

• Résistance aux chocs : Très élevé. Le PC est sans doute le filament non flexible le plus résistant. Il peut encaisser des coups de marteau répétés et violents sans se briser.

• Résistance à la chaleur : Parfait. Avec un HDT de ~110-130 °C, il reste rigide dans les environnements où le PLA et l'ABS se ramolliraient.

• Idéal pour : Pièces fonctionnelles haute température, composants automobiles (sous le capot), boîtiers électriques et couvercles transparents durables.

Dans l'ensemble, si votre imprimante 3D peut gérer la chaleur nécessaire à l'impression, le polycarbonate est le meilleur choix pour les pièces qui doivent être solides et résistantes à la chaleur.

Filaments renforcés de fibres de carbone (CF-Nylon/CF-PETG)

Les filaments de fibre de carbone sont généralement un plastique de base (comme le nylon, le PETG ou l'ABS) rempli de fibres de carbone hachées ou broyées. Ces charges augmentent la rigidité du matériau, mais n'améliorent généralement pas de manière significative la résistance à la traction, à moins d'utiliser des fibres coupées plus longues qui peuvent provoquer des obstructions des buses. L'ajout de fibre de carbone tend à réduire la déformation des matériaux comme le PC et le nylon. Lorsque des charges sont ajoutées à des matériaux amorphes comme l'ABS, le PC et le PETG, le HDT entraîne des améliorations minimes, tandis que l'ajout de charges au nylon peut conduire à un HDT juste en dessous de la température de traitement du matériau. 

• Avantages : Rigidité extrême (module élevé), stabilité dimensionnelle élevée (résiste mieux à la déformation que le matériau de base), légèreté, bonne finition de surface.

• Inconvénients : Abrasif (nécessite une buse en acier trempé pour imprimer), coûteux et peut être plus cassant et plus difficile à imprimer que le matériau de base non renforcé.

• Résistance à la traction : Élevé (50-100+ MPa, selon la base). La résistance peut être supérieure à celle de la base avec des fibres longues à une charge plus élevée, mais avec de petites fibres, la résistance peut diminuer. 

• Rigidité : Extrême (3 - 6 GPa), les fibres empêchent le plastique de s'étirer, réduisant considérablement la déflexion sous charge.

• Résistance aux chocs : Modéré à bon. Bien que solide, sa rigidité accrue signifie qu'il absorbe moins d'énergie que le nylon pur avant de se briser.

• Résistance à la chaleur : Parfait. Les fibres aident la pièce à conserver sa forme sous l'effet de la chaleur, poussant souvent la température de déformation thermique plus élevée que celle du plastique de base seul et atteignant 150 à 160 °C.

• Idéal pour : Pièces structurelles, cadres de drones, composants automobiles, gabarits et fixations où la rigidité est critique.

Les filaments en fibre de carbone sont globalement les filaments d'imprimante 3D les plus résistants disponibles pour FDM, en termes de rigidité et de rigidité structurelle.

PEEK (Polyétheréthercétone)

Le PEEK appartient à la famille PAEK de thermoplastiques hautes performances et est largement considéré comme l'un des matériaux polymères les plus résistants. Souvent utilisé dans les implants aérospatiaux et médicaux, il constitue un substitut léger légitime au métal.

• Avantages : Résistance chimique extrême, biocompatible (sans danger pour les implants), rapport résistance/poids supérieur et résistant au feu

• Inconvénients : Extrêmement coûteux (souvent des centaines de dollars par kg), nécessite des imprimantes industrielles spécialisées (température de la buse ~ 400 °C ou plus, température de la chambre ~ 100 °C ou plus) et difficile à traiter.

• Résistance à la traction : Extrême (90-100 MPa). Le PEEK se rapproche de la résistance de certains alliages d'aluminium tout en étant nettement plus léger.

• Rigidité : Le PEEK très élevé (3,5-4,5 GPa) est l'un des polymères non chargés les plus rigides.

• Résistance aux chocs : Élevé. Il est incroyablement résistant et résiste bien à la fatigue et au stress.

• Résistance à la chaleur : Supérieur. Il peut résister à une utilisation continue à des températures allant jusqu'à 260 °C (s'il est recuit), ce qui le rend adapté aux pièces de moteurs et aux vannes aérospatiales.

• Idéal pour : Remplacement des métaux, composants aérospatiaux, implants médicaux et équipements de traitement chimique

Dans l'ensemble, le PEEK est un matériau d'ingénierie industrielle haute performance.

PEKK (Polyéthercétonecétone)

Le PEKK est un proche parent du PEEK mais est souvent préféré en impression 3D car il est légèrement plus facile à traiter. Sa structure moléculaire permet un taux de cristallisation plus lent, ce qui réduit les contraintes internes qui provoquent des déformations pendant le processus d'impression.

• Avantages : Déformation d'impression inférieure à celle du PEEK, excellente adhérence des couches, résistance extrême aux produits chimiques et à la chaleur, faible dégazage (crucial pour les applications spatiales).

• Inconvénients  :Extrêmement coûteux, nécessite du matériel industriel à haute température, nécessite un recuit (cuisson) pour débloquer toutes les propriétés thermiques.

• Résistance à la traction : Très élevé (80-93 MPa). Bien que parfois légèrement inférieur au PEEK en tension brute, il présente souvent une meilleure résistance à la compression.

• Rigidité : Élevé (2,5-4 GPa) légèrement moins rigide que le PEEK, mais toujours plus rigide que la plupart des polymères non chargés.

• Résistance aux chocs : Élevé. Comme le PEEK, il est durable et résistant, adapté aux environnements difficiles.

• Résistance à la chaleur : Supérieur. Semblable au PEEK, il supporte des températures bien supérieures à 150 °C et jusqu'à ~250 °C ou plus après recuit.

• Idéal pour : Pièces aérospatiales (en raison d'un faible dégazage), composants pétroliers et gaziers et pièces structurelles où le PEEK se déforme trop. 

Le PEKK est souvent l'alternative la plus solide et la plus fiable au PEEK lors de la production de pièces susceptibles de se déformer.

PLA (acide polylactique)

Le PLA est le matériau par défaut pour la plupart des imprimantes FDM. Il imprime facilement et produit des pièces rigides avec de bons détails, mais une faible durabilité globale.

Il a une résistance à la traction moyenne à élevée (50 à 60 MPa), souvent supérieure à celle de l'ABS ou du PETG. Cependant, cette résistance est trompeuse, car le PLA est extrêmement fragile.

• Avantages : Haute rigidité, facile à imprimer, abordable.

• Inconvénients : Très faible résistance aux chocs, faible résistance à la chaleur (se déforme autour de 50 °C), biodégradable (peut se dégrader aux UV/humidité).

• Force : La résistance à la traction ultime est élevée (53 MPa). 

• Rigidité : Le PLA élevé (2,5-3,5 GPa) est très rigide et dévie moins sous charge que l'ABS ou le PETG. 

• Résistance :  La résistance aux chocs est très faible, avec un Notched Izod de 16 J/m. Le PLA est fragile; il se brise au lieu de se plier lorsqu'il est touché.

• Résistance à la chaleur : Faible. Le PLA ramollit entre 55 et 60 °C, ce qui le rend inutilisable pour les applications à haute température. Le PLA peut souvent être recuit un peu comme le PEKK et le PEEK pour améliorer les propriétés thermiques en permettant une cristallisation supplémentaire du polymère. Le PLA qui a été traité thermiquement de cette manière aura une résistance à la température d'environ 110 °C à 130 °C.

• Idéal pour : Modèles esthétiques, prototypes non porteurs, modèles rapides à « ressembler ».

Dans l'ensemble, le PLA convient aux objets rigides et statiques (comme un porte-stylo), mais trop fragile pour les pièces mécaniques solides et fonctionnelles.

PETG (Polyéthylène téréphtalate, modifié au glycol)

Le PETG est une version modifiée du matériau PET courant utilisé pour fabriquer des bouteilles d’eau et des emballages alimentaires et porte le numéro « 1 » comme code de recyclage. Le PETG a le squelette polymère modifié pour améliorer la transformabilité, ce qui le rend adapté à des applications telles que le moulage par injection et l'impression 3D.

Le PETG est l'un des filaments d'impression 3D les plus utilisés. 

• Avantages : Plus résistant que le PLA tout en étant beaucoup plus facile à imprimer que l'ABS ou le nylon.

• Inconvénients : Peut avoir des artefacts de « cordage » sur les impressions. 

• Résistance à la traction : Élevé – (45-55 MPa) Proche de celui du PLA.

• Rigidité : Modéré - Élevé (2,0 - 3,0 GPa). Plus rigide que l'ABS et presque aussi rigide que le PLA.

• Résistance aux chocs : Faible à modéré ; généralement supérieur au PLA, mais inférieur à l'ABS.

• Résistance à la chaleur :Faible. Généralement ~70 °C

Le PETG offre une option à usage général qui se situe entre le PLA et l’ABS en termes de performances en matière d’impact et de température. 

ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène)

L'ABS est la norme industrielle pour les biens de consommation moulés par injection (comme les briques LEGO®). En impression 3D, il offre un profil de résistance équilibré. Il a une résistance à la traction inférieure à celle du PLA (~ 34-36 MPa), mais une résistance aux chocs et une ductilité nettement supérieures.

• Avantages : Rendement avant rupture (ductile), résiste à des températures jusqu'à ~85 °C, peut être lissé à l'acétone.

• Inconvénients : Sujet à la déformation pendant l'impression, émet des fumées cancérigènes, résistance à la traction brute inférieure.

• Résistance à la traction :Inférieur au PLA, mais suffisant pour de nombreuses pièces en plastique.

• Rigidité : Modéré. 

• Résistance aux chocs : Modéré. L'ABS peut mieux résister aux chocs que le PLA, mais a tendance à avoir une mauvaise adhérence des couches, ce qui provoque des fractures plus faciles dans la direction Z.

• Résistance à la chaleur : Modéré. Il résiste à des températures allant jusqu'à ~85-95 °C.

• Idéal pour : Biens de consommation durables, boîtiers, pièces nécessitant une résistance à la chaleur.

L'ABS est une réponse courante lorsqu'on demande quel est le filament d'imprimante 3D le plus résistant pour un usage général, car il s'agit d'un choix fiable pour les pièces fonctionnelles qui doivent survivre à une chute ou à un environnement chaud. Mais il émet des fumées et peut être difficile à imprimer de manière fiable sur des machines économiques.

Nylon (Polyamide)

Le nylon (polyamide) est largement considéré comme l'un des thermoplastiques les plus résistants. Contrairement au PLA (qui est rigide) ou à l'ABS (qui est ductile), le nylon offre une combinaison unique de résistance, de flexibilité et de résistance à l'usure.

Le nylon est le matériau de choix pour les pièces fonctionnelles qui doivent résister à des contraintes mécaniques répétitives, aux frottements ou à la fatigue sans se casser. Il est autolubrifiant, ce qui le rend idéal pour les engrenages et les pièces mobiles. Les propriétés du nylon varient considérablement en fonction de la qualité et de nombreux filaments sont des mélanges de différents nylons comme le PA6, le PA12 et le PA11.

• Avantages : Haute résistance aux chocs, faible coefficient de frottement, excellente résistance chimique et haute résistance à la fatigue.

• Inconvénients :Très hygroscopique (absorbe rapidement l'humidité de l'air, détruisant les impressions), sujet à la déformation, nécessite des températures d'impression élevées. Les filaments de nylon sont fréquemment remplis de fibre de carbone pour réduire le rétrécissement et rendre le matériau plus facile à imprimer.

• Résistance à la traction : Élevé (40-80 MPa). Cela varie considérablement en fonction de la qualité et du conditionnement en humidité. Le nylon sec est plus résistant et plus rigide, mais la teneur en humidité va « plastifier » ou ramollir le matériau.

• Rigidité : Modéré à faible (1,5-2,0 GPa). Généralement moins rigide que l'ABS

• Résistance aux chocs :Bien. Le nylon peut être plus résistant que l'ABS, selon la qualité et la teneur en humidité de la pièce finale.

• Résistance à la chaleur : Très bien. Selon le mélange spécifique (PA6, PA12), il supporte généralement des températures allant jusqu'à 120 °C ou plus.

• Idéal pour : Engrenages, roulements, charnières mobiles, attaches à pression et poignées d'outillage.

Le nylon est un excellent choix pour les pièces durables et résistantes aux chocs qui nécessitent une certaine flexibilité. Lorsqu'on demande quel est le filament d'imprimante 3D le plus résistant pour les engrenages et charnières fonctionnels, la réponse est généralement le nylon.

Du verre et de la fibre de carbone hachés ou broyés sont ajoutés au filament pour augmenter la résistance à la température ainsi que la rigidité. Le polyétherimide (PEI) est l’un de ces matériaux qui entre dans cette catégorie. Communément appelé Ultem® (un nom de marque), le filament PEI est connu pour sa résistance à la chaleur, sa solidité et sa stabilité chimique.

Résine rigide 10K

La résine rigide 10K est le matériau le plus rigide de la gamme Formlabs. Ce matériau est également l’un des plus résistants à la chaleur. Il est rempli de verre et conçu pour simuler les propriétés des thermoplastiques renforcés de fibres de verre. Le « 10K » fait référence à son module de traction de plus de 10 000 MPa. On dirait de la céramique ou de la pierre dans la main.

• Avantages : Rigidité extrême, finition mate lisse, haute précision dimensionnelle, résistant à la chaleur.

• Inconvénients : Très fragile. Comme la céramique, il se brisera en cas de chute ou de pliage.

• Résistance à la traction : Très élevé (88 MPa). L'un des matériaux Formlabs les plus résistants.

• Rigidité : Extrême (10 GPa). Elle résiste mieux à la déformation sous charge que presque toutes les autres résines. Plus rigide que la plupart des filaments et poudres, même ceux contenant des fibres de carbone.

• Résistance aux chocs : Très faible. Il n'a presque aucune ductilité.

• Résistance à la chaleur : Extrême. Il résiste à de lourdes charges à des températures élevées (HDT ~238 °C).

• Idéal pour : Moules à injection, modèles de test aérodynamiques, pièces industrielles résistantes à la chaleur et accessoires de soudage.

Dans l'ensemble, la résine Rigid 10K est le meilleur choix pour les pièces qui ne doivent pas fléchir ou se plier, comme les moules, les gabarits et les matrices.

Résine rigide 4000 

La résine Rigid 4000 est une résine chargée de verre avec un module de 4 000 MPa, inférieur à la résine Rigid 10K. Il est similaire au PEEK (Polyetheretherketone) en termes de résistance et de rigidité. Elle offre une rigidité élevée tout en conservant plus de durabilité et de ténacité que la résine rigide 10K de type céramique.

• Avantages : Rigide et solide, finition polie, résistance aux chocs supérieure à celle de la résine rigide 10K.

• Inconvénients : Encore fragile par rapport à la famille Tough Resin, abrasive pour les réservoirs d'impression au fil du temps.

• Résistance à la traction : Élevé (69 MPa). C'est un plastique structurel solide.

• Résistance aux chocs : Faible. Elle est fragile, mais moins susceptible de se briser que la résine rigide 10K.

• Résistance à la chaleur : Modéré. Le HDT est d'environ 77 °C à 0,45 MPa.

• Idéal pour : Parois minces, supports, supports, gabarits et accessoires qui ont besoin de rigidité mais peuvent être confrontés à des vibrations mineures. 

Dans l'ensemble, la résine Rigid 4000 est un matériau rigide à usage général, offrant un compromis entre l'extrême rigidité de la résine Rigid 10K et la durabilité des résines à usage général.

Résines à usage général 

Les résines à usage général sont des matériaux polyvalents avec une large gamme d'applications utilisateur, notamment le prototypage de forme et d'ajustement, les modèles et accessoires, les masters ou moules imprimés en 3D, et bien plus encore. 

Les résines à usage général (y compris, mais sans s'y limiter, la résine colorée, la résine noire, la résine grise, la résine transparente et la résine blanche) sont des résines polyvalentes, rigides et résistantes, avec un module d'environ 2 600 MPa en fonction de la couleur et du protocole de post-durcissement. 

• Avantages : Disponible dans une variété de couleurs, impression rapide, bonnes caractéristiques fines, moins cassant que les filaments PLA et comparable au PETG en termes de ténacité, mais entièrement anisotrope avec de meilleures propriétés dans la direction Z.

• Inconvénients : Pas aussi résistantes ou rigides que les résines chargées, mais pas aussi résistantes que la famille des résines résistantes ou les thermoplastiques résistants comme l'ABS. Plus cher que les filaments à usage général.

• Résistance à la traction : Élevé (~62 MPa)

• Rigidité : Modéré - Élevé (2 600 MPa)

• Résistance aux chocs : Modéré. L'Izod cranté de 32 J/m est supérieur à celui de la résine Rigid 4000. 

• Résistance à la chaleur : Faible. Le HDT est d'environ 71 °C à 0,45 MPa.

• Idéal pour : Prototypage de formes et d'ajustements, modèles prêts à être présentés, gabarits et accessoires.

Résine Tough 1000

La résine Tough 1000 est la plus souple et la plus résistante aux chocs de la famille des résines Tough. Il est formulé pour avoir une ténacité comparable à celle du polyéthylène haute densité (HDPE) ou du Delrin (POM). Il offre un faible module (rigidité) d’environ 1 000 MPa, ce qui le rend incroyablement solide et résistant à l’usure. Comme les autres résines de la famille Tough Resin, la résine Tough 1000 doit son nom à son module. 

• Avantages : Résistance extrême aux chocs (la plus élevée de la famille des résines Tough), allongement élevé (180 %), excellente résistance à l'usure et surface lisse à faible frottement.

• Inconvénients : Très flexible (ne convient pas aux pièces structurelles rigides), moindre résistance à la chaleur.

• Résistance à la traction : Faible (26,3 MPa). Il cède et s'étire plutôt que de supporter une lourde charge statique.

• Rigidité : Faible. L'un des matériaux non élastomères les plus souples de la gamme Formlabs.

• Résistance aux chocs : Extrême. Avec un Izod cranté de 72 J/m, elle rivalise avec les thermoplastiques industriels et, avec un travail de fracture élevé, c'est sans doute la résine la plus dure à briser.

• Résistance à la chaleur : Faible. Le HDT est d'environ 55 °C à 0,45 MPa.

• Idéal pour : Gabarits résistants aux chocs, prototypes compressibles, assemblages à faible friction (comme les engrenages et les rotules). 

Dans l'ensemble, la résine Tough 1000 est la meilleure résine pour les pièces durables capables de résister à de fortes chutes.

Résine Tough 1500

La résine Tough 1500 est un matériau résilient avec une résistance, une rigidité et une ténacité comparables au polypropylène (PP), offrant une résistance exceptionnelle aux fractures, aux impacts et à l'éclatement. Il présente un excellent équilibre entre rigidité et ductilité.

• Avantages : Situé entre la résine Tough 1000 et la résine Tough 2000, il allie une ténacité, une résistance et une rigidité élevées, et est également sans danger pour un contact cutané à court terme.

• Inconvénients : Résistance à la traction inférieure à celle de la résine Tough 2000, mais pas aussi solide et résistante aux chocs que la résine Tough 1000. 

• Résistance à la traction : Modéré (34 MPa). Elle est moins résistante aux forces de traction que la résine Tough 2000 mais plus ductile.

• Rigidité : Faible à modéré (1,5 GPa). Bien que plus rigide que la résine Tough 1000, elle se situe à l'extrémité la plus souple du spectre et est comparable à certains matériaux en nylon.

• Résistance aux chocs : Très élevé. Avec une résistance élevée aux chocs Gardner et un travail de fracture, il absorbe exceptionnellement bien l'énergie sans se briser.

• Résistance à la chaleur : Faible à modéré. Le HDT est d'environ 66 °C à 0,45 MPa.

• Idéal pour : Loquets, flexions, amortisseurs, fermoirs et boucles, bossages de vis autotaraudeuses et charnières. 

Dans l'ensemble, la résine Tough 1500 est idéale pour les pièces qui nécessitent une combinaison de rigidité et de ductilité.

Résine Tough 2000

La résine Tough 2000 est le matériau le plus résistant et le plus rigide de la famille des résines Tough Formlabs. Formulée pour rivaliser avec les propriétés du plastique ABS moulé par injection, c'est la résine idéale pour le prototypage fonctionnel lorsque vous avez besoin d'une pièce robuste qui conserve sa forme mais qui ne se brisera pas sous la contrainte et qui est suffisamment solide pour des gabarits et des fixations fonctionnels.

• Avantages : Excellent équilibre rigidité/flexibilité, résiste aux charges cycliques (fatigue), propriétés similaires à celles de l'ABS moulé par injection.

• Inconvénients :  Moins résistant que la résine Tough 1000 et la résine Tough 1500.

• Résistance à la traction : Modéré (40,4 MPa). Il est suffisamment solide pour les gabarits fonctionnels, les fixations et les connecteurs et pièces mécaniques généralement moulés par injection en ABS.

• Résistance aux chocs : Élevé. Elle offre une ténacité élevée à la rupture, ce qui la rend capable de résister bien mieux aux chutes et aux chocs soudains que les résines standards.

• Résistance à la chaleur : Modéré. Il a un HDT de 70 °C à 0,45 MPa.

• Idéal pour : Boîtiers, gabarits et accessoires, ainsi que prototypes fonctionnels qui fonctionnent comme l'ABS. 

Dans l'ensemble, la résine Tough 2000 est idéale pour les pièces qui doivent être rigides mais pas cassantes.

Résine haute température

Choisissez High Temp Resin pour imprimer des prototypes détaillés et précis et des pièces d'utilisation finale qui nécessitent une stabilité thermique élevée, telles que des moules et des inserts, des pièces exposées à l'air chaud, au gaz et au flux de fluide, ainsi que des supports, boîtiers et fixations résistants à la chaleur.

La résine High Temp présente le HDT le plus élevé de toutes les résines Formlabs. Il est conçu spécifiquement pour la stabilité thermique, lui permettant de résister à la chaleur des processus de moulage ou au flux d'air/fluide chaud.

• Avantages : Résistance extrême à la chaleur (la plus élevée de sa catégorie), détails précis.

• Inconvénients : Très cassant (semblable au verre), absorbe l'humidité au fil du temps et est difficile à post-durcir.

• Résistance à la traction : Modéré (~49 MPa). Idéal pour maintenir des formes, mais pas pour le chargement mécanique.

• Rigidité : Modéré à élevé (2,8 GPa) 

• Résistance aux chocs : Très faible. Les pièces se briseront si elles tombent.

• Résistance à la chaleur : Supérieur. Il a un HDT de 238 °C à 0,45 MPa, ce qui en fait l'un des matériaux d'impression 3D les plus résistants à la température. 

• Best for: Molds and inserts, parts exposed to hot air, gas, and fluid flow, as well as heat-resistant mounts, housings, and fixtures.

Overall, High Temp Resin is a specialty material used almost exclusively for applications where standard plastics would melt or deform.

Nylon 12 Powder

A 3D printed drone frame in Nylon 12 Powder is strong and lightweight. 

Nylon 12 Powder is the industry's gold standard for SLS. It offers a versatile balance of strength, stiffness, and detail, with very low moisture absorption. It is the easiest powder to print with, reliably producing parts with tight tolerances and complex geometries.

• Pros: Excellent dimensional accuracy, easy to print, balanced mechanical properties, and has a good refresh rate.

• Cons: Less ductile than Nylon 11 Powder. It is stiffer and will snap sooner if bent aggressively.

• Tensile strength: High (50 MPa). It offers excellent general-purpose structural strength suitable for most engineering tasks.

• Stiffness: Moderate (1.9 GPa)

• Impact strength: Moderate (32 J/m Notched Izod). While tough, it is significantly less impact-resistant than Nylon 11 Powder or Nylon 12 Tough Powder.

• Heat resistance: Parfait. It withstands temperatures up to 171 °C @ 0.45 MPa.

• Best for: High-detail prototypes, permanent jigs and fixtures, housings, and general end-use parts.

Overall, Nylon 12 Powder offers the best balance of printability and performance for general prototyping and production where extreme ductility isn't required.

Nylon 12 Tough Powder

Drone parts can be SLS 3D printed in Nylon 12 Tough Powder. 

Nylon 12 Tough Powder is a specialized formulation designed to offer improved ductility and toughness while providing the same versatility and easy workflow as standard Nylon 12. It is less brittle than standard Nylon 12 Powder and offers the best refresh rate in the industry (reusing up to 80% of old powder).

• Pros: High ductility (flexes without breaking), excellent dimensional accuracy (reduced warping), and very cost-effective due to low refresh rate.

• Cons: Lower tensile strength than standard Nylon 12 Powder. Lower heat resistance under heavy mechanical loads.

• Tensile strength: Moderate (42 MPa). While slightly weaker than standard Nylon 12 Powder (50 MPa), it makes up for this with flexibility.

• Stiffness: Low to Moderate (1.5 GPa)

• Impact strength: Good (60 J/m Notched Izod). It absorbs shock well and is ideal for parts that need to snap or bend.

• Heat resistance: Parfait. It withstands temperatures up to 161 °C @ 0.45 MPa, though it softens at lower temperatures under high loads (HDT @ 1.8 MPa is 46°C).

• Best for: Snap-fit enclosures, ratchets, hinges, functional prototypes, and long parts susceptible to warping.

Overall, Nylon 12 Tough Powder is the go-to powder for difficult geometries that tend to warp, or for parts that need more flexion than standard Nylon 12 Powder.

Nylon 12 GF Powder

Nylon 12 GF Powder can print high tolerance threads, sockets, and moving elements within the part. 

Nylon 12 GF Powder is a glass-filled composite material designed for applications where stiffness and thermal stability are critical. By incorporating glass beads into the standard Nylon 12 base, this powder produces parts that are significantly stiffer and flatter than unreinforced nylon, making it ideal for maintaining structural rigidity under load or heat.

• Pros: High stiffness (high tensile modulus), excellent thermal stability (high HDT), and produces very flat parts with minimal warping.

• Cons: More brittle than unfilled Nylon 12; abrasive to post-processing equipment over time.

• Tensile strength: Moderate (38 MPa). While the raw tensile breaking point is slightly lower than pure Nylon 12, it resists stretching (deformation) much better.

• Stiffness: Moderate to high (2.8 GPa).

• Impact strength: Low to Moderate (23 J/m Notched Izod). The glass reinforcement adds rigidity at the cost of ductility, meaning it is more likely to snap than bend under sudden impact.

• Heat resistance: Parfait. It offers improved heat deflection compared to standard Nylon 12 (175 °C @ 0.45 MPa), maintaining its shape better in hot environments.

• Best for: Stiff housings, fixtures, tooling, threads, and parts requiring high sustained load-bearing capacity without creeping.

Overall, Nylon 12 GF Powder is the choice for stiff and stable parts. It is the go-to material when you need the printability of Nylon 12 but require increased rigidity.

Nylon 11 Powder

Nylon 11 Powder is a high-performance, bio-based material tailored for parts that need to bend and flex without snapping. While standard nylons are tough, Nylon 11 Powder offers superior ductility and impact resistance, making it the ideal choice for applications where the part might be dropped, twisted, or subjected to sudden shocks.

• Avantages : Exceptional ductility (40% elongation at break), high impact strength, and excellent long-term stability. It is bio-based (derived from castor oil) and ideal for thin features.

• Cons: Can be more prone to warping than Nylon 12 Powder parts if not oriented correctly; printing in an inert nitrogen atmosphere is recommended for the best material properties and refresh rate.

• Tensile strength: High (49 MPa). It holds heavy loads well but is defined by its ability to stretch before failing.

• Stiffness:Low to moderate (1.6 GPa)

• Impact strength: Very high (71 J/m Notched Izod). It absorbs energy efficiently, making it one of the most shatter-resistant powders available.

• Heat resistance: Parfait. It has an HDT of 182 °C @ 0.45 MPa.

• Best for: Snap-fits, living hinges, orthotics, prosthetics, and thin-walled ducts that need to withstand abuse. 

Overall, Nylon 11 Powder is the specialist choice for durability and performance. If your part needs to survive real-world impacts or constant flexing, this is the material to use.

Nylon 11 CF Powder

Nylon 11 CF Powder is the strongest and most heat-resistant material in the Formlabs SLS material library. By reinforcing Nylon 11 Powder with carbon fiber, this material bridges the gap between plastic and metal. It offers the high impact resistance of Nylon 11 Powder combined with the extreme stiffness of carbon fiber, resulting in parts that are rigid, lightweight, and capable of handling repeated structural loading.

• Pros: Excellent strength-to-weight ratio, extreme stiffness (high modulus), and superior thermal stability.

• Inconvénients : Requires printing with an inert nitrogen atmosphere; parts are rigid and will not yield much before breaking compared to unfilled nylon.

• Tensile strength: Very high (69 MPa). It is significantly stronger than standard nylons and resists deformation under heavy loads.

• Stiffness: Up to 5.3 GPa, but depends on part orientation since the fiber aligns with the X-axis. 

• Impact strength: High (74 J/m Notched Izod). Unlike many carbon-fiber filaments that become brittle, this powder retains the underlying toughness of Nylon 11 Powder, resisting shattering well.

• Heat resistance: Parfait. It has an HDT of ~188 °C @ 0.45 MPa, making it suitable for under-hood automotive applications and high-temp tooling.

• Best for: Metal replacement, high-impact equipment, aerodynamic components, and rigid jigs and fixtures.

Overall, Nylon 11 CF Powder is the top-tier choice for structural parts that need to be stiff, light, and heat-resistant all at once.

Depending on what strength means to your use case:

• Impact resistance (parts that will be dropped or hammered): Choose Tough 1000 Resin (SLA) for prototyping impact-resistant parts, and Nylon 11 Powder (SLS) for end-use impact-resistant parts. Tough 1000 Resin is chemically designed to absorb high-energy impacts. Nylon 11 Powder is the superior choice for ductility if you need parts like living hinges or orthotics that must bend repeatedly and stretch significantly without ever snapping. 

• Highest strength (load bearing): Choose CF-Nylon (FDM), Rigid 10K Resin (SLA), or Nylon 11 CF Powder (SLS). These offer the highest tensile strengths, making them strong enough to replace metal components in structural applications.

• Stiffness (parts that must not bend): Choose Rigid 10K Resin (SLA), CF-Nylon (FDM), or Nylon 12 GF Powder (SLS). Rigid 10K Resin provides glass-like stiffness (10 GPa modulus) for precision tooling, while Carbon Fiber reinforced Nylons (both FDM and SLS) offer extreme structural rigidity for lightweight functional parts.

• Heat resistance: Choose High Temp Resin (SLA), Rigid 10K Resin (SLA), or PEEK (FDM). For pure heat deflection (resisting deformation at ~238 °C), the SLA resins are superior. For continuous use in harsh chemical/hot environments, PEEK is the industrial standard. In SLS, Nylon 11 Powder and Nylon 12 GF Powder are excellent "mid-range" heat performers, handling ~170–180 °C, which is significantly higher than standard ABS or tough resins.

• Overall, balanced strength profile: Choose ABS/ASA (FDM), Tough 2000 Resin (SLA), or Nylon 12 Powder (SLS). These offer the best balance of performance and price.

  • FDM: ABS is the reliable, affordable standard for basic functional FDM prints.

  • SLA: Tough 2000 Resin is best for simulating ABS properties with a smooth surface finish.

  • SLS: Nylon 12 Powder is the gold standard for functional, end-use production parts that need to last.

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Besoin d’aide pour déterminer quel matériau d’impression 3D choisir ? Notre nouvel assistant interactif de matériaux vous aide à prendre les bonnes décisions en matière de matériaux en fonction de votre application et des propriétés qui vous intéressent le plus dans notre bibliothèque croissante de résines.

Recommandez-moi un matériel

Choosing the optimal material and technology to produce a strong part is only half of the equation. Factors such as printing infills, layer height, orientation, and post-processing will also dictate the final mechanical performance.

In addition to material choice, the following factors greatly impact part performance.

A hollow part is obviously weaker than a solid one. Generally, higher infill density increases strength, but requires more material and, especially in FDM 3D printing, more time to print.

General recommendation for stronger parts when printing with FDM 3D printers:

• 50% infill for moderate loads

• 80–100% infill for structural parts

The infill pattern for FDM 3D printing also plays a big role in strength. Cubic or gyroid patterns offer high strength, while rectilinear or grid patterns are generally weaker. Therefore, to make strong parts, the general recommendation is cubic or gyroid patterns.

The shell (wall) thickness often contributes more to part strength than infills. Increasing your wall count from two to four usually adds more strength than jumping from 50% to 80% infill.

General recommendation for stronger parts:

• FDM:three to five perimeters for functional parts

• SLA:0.2 mm minimum wall thickness

• SLS:0.6 mm (vertical) and 0.3 mm (horizontal) minimum wall thickness

As discussed, FDM parts are anisotropic, so print orientation is one of the biggest factors for FDM 3D printing strength. SLA and SLS parts are isotropic, so print orientation doesn’t compromise structural integrity.

General recommendations for stronger parts:

• FDM:Weakest between layers (Z-axis), therefore orient parts so the mechanical load runs along the layer lines, not across them. For example, if printing a hook, print it lying flat on its side, not standing up.

• Because SLA and SLS prints are isotropic, parts can be oriented to reduce print time or to minimize support marks for SLA, without compromising structural integrity.

Post-processing 3D printed parts can have a high impact on performance.

In FDM, materials like PLA and Nylon can be annealed (baked) in an oven. This re-crystallizes the polymer chains, potentially increasing strength and heat resistance, though it can cause dimensional shrinkage.

In SLA, UV curing is required for resin prints to achieve full strength. An uncured or green part has significantly lower tensile properties.

In SLS, post-processing techniques such as vibratory tumbling and vapor smoothing can improve surface hardness.

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Try our interactive ROI tool to see how much time and cost you can save when 3D printing on Formlabs 3D printers.

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There is no single strongest material. For pure tensile strength and stiffness, carbon fiber reinforced nylon (FDM) or Rigid 10K Resin (SLA) are top contenders. For impact strength and durability, Nylon 12 Tough Powder (SLS) or Tough 2000 Resin (SLA) are superior.

Carbon fiber reinforced nylon and polycarbonate (PC) are widely considered the strongest filaments available for prosumer FDM printers. PEEK and PEKK are stronger but require expensive industrial high-temperature printers.

Formlabs’ wide range of engineering resins delivers high tensile strength and stiffness. Some suggestions include: 

• Tough 2000 Resin provides strength and stiffness comparable to ABS. 

• Tough 1500 Resin provides strength, stiffness, and toughness comparable to polypropylene (PP).

• Tough 1000 Resin provides strength, stiffness, and toughness comparable to HDPE. 

• Rigid 10K Resin provides comparable stiffness to glass and fiber-filled thermoplastics. 

• Rigid 4000 Resin provides comparable stiffness to PEEK and PEKK thermoplastics. 

• High Temp Resin provides thermal stability up to 238 °C @ 0.45 MPa.

Overall, for stiff, load-bearing parts, Rigid 10K Resin (glass-filled) is the strongest. For parts that need to survive drops and impacts, Formlabs Tough 1000 Resin is the strongest option.

Nylon 11 CF Powder is the best-performing SLS powder when it comes to strength. It is a carbon fiber-filled material, perfect for applications that require both superior stiffness and strength. It produces lightweight, strong parts that remain structurally stable even at elevated temperatures.

Resins are generally more brittle than standard filaments like PLA or ABS. However, engineering resins can outperform filaments in metrics like stiffness and tensile strength, while offering the added benefit of isotropic (uniform) strength and smoother surface finish.

They can be as strong as molded plastics when printed with the right technology, material, and orientation.

FDM nylon and carbon fiber reinforced composites filaments, SLA Tough Resin Family, and SLS Nylon powders are top choices.

Yes. More infill means stronger parts, especially with strong outer walls.

SLA and SLS parts printed in engineering resins can reach similar strength to injection-molded plastics.

Plastic 3D prints are generally weaker than machined aluminum or steel. However, for metal-like strength, you can use SLS printers to print Nylon 11 CF Powder, which is incredibly robust, or SLA 3D printers to print parts in Rigid 10K Resin to replace tools such as aluminum molds for injection molding, or SLA casting resins to produce casting molds for metalmaking.

There is no single strongest 3D printing material because no single material excels in every category. The strongest part is the one that survives the intended application and environment. By understanding the difference between tensile strength (pulling) and impact resistance (shattering), and by leveraging the isotropic advantages of SLA and SLS technologies for complex geometries, you can produce parts that rival traditional manufacturing.

Strongest 3D Printing Materials Based on Print Technology

FDM

• PAEK (PEKK and PEEK)

• PLA

• Polycarbonate

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