Guide d'achat : Quel filament 3D choisir ?

Charly Le Roy

Sommaire

Choisir son filament 3d selon les données techniques
Les filaments standards
Les filaments techniques
Filaments spécifiques
Comparatifs des caractéristiques ?
Les domaines d’application ?

avril 23, 2021
3:07 pm
Matériaux, Découverte, Catégories, Guides, Avancé, Expert

Guide : Quel filament d'impression 3D choisir ?

Répondre à la question de quel filament d’impression 3D choisir n’est pas toujours simple lorsque l’on découvre l’impression 3D ou les thermoplastiques de manière plus générale. Il est donc nécessaire dans un premier temps d’être guidé dans ce processus de sélection.

Quand on débute dans la fabrication additive, il est important de bien connaître les possibilités, les avantages et les limites de chaque type de filament d’impression 3D. Nous allons donc commencer par rappeler au travers de ce guide, les types de matériaux disponibles et évoquer les principales données qui caractérisent un matériau plastique.

Quels sont les limites de son imprimante 3D ?

Guide de l'impression 3D

Vous ne connaissez pas bien l'impression 3D. Découvrez ce qu'est l'impression 3D dans notre guide de l'impression 3D !

Votre imprimante 3D possède certaines limites, généralement liées aux températures atteignables. En effet, les imprimantes hobbyistes seront généralement limitées à l’utilisation des filaments les moins exigeants et sensibles alors que les versions professionnelles seront capables d’aller travailler les plus performants. Attention donc aux températures d’extrusion et à la température du plateau de votre imprimante 3D qui vont conditionner les filaments disponibles.

Selon votre modèle d’imprimante, il est possible que vous ne puissiez utiliser que les filaments de type standard ou flexible.

Comprendre les données techniques des matériaux pour savoir quel filament choisir

Les fiches techniques des filaments d’impression renseignent les caractéristiques et informations utiles à la compréhension du comportement final du matériau.

Ces caractéristiques de résistance mécaniques, thermiques ou aux chocs sont globalement disponibles mais pas toujours évidentes à cerner. Ce guide de choix va déjà expliquer ces notions.

Généralement, les points forts annoncés par un type de filament sont mis en avant par les tests appropriés. Par exemple, un filament dédié à la résistance aux chocs aura passé ce test. Ce qui ne sera pas forcément le cas d’un matériau davantage dédié à autre chose

Module de Young

Le module de Young ou module d’élasticité exprimé en Mpa indique la rigidité du filament utilisé, plus cette valeur est élevée, plus la rigidité de votre matériau est importante. Cette constante relie la contrainte de traction et la déformation d’un matériau.

Ainsi, on considère un matériau rigide si celui-ci offre une valeur de module supérieur à 1800. Cela indique qu’il faudra une force suffisamment élevée pour faire fléchir ou étirer celui-ci

Les filaments flexibles sont ceux ayant une valeur de module la plus faible.

Dureté Shore

La valeur de dureté Shore correspond à la dureté de votre filament ou résine. Chaque matériau plastique, métallique ou organique possède une dureté propre. Pour un plastique, on utilisera les échelles de dureté shore A ou D. La dureté est calculée par la mesure de l’enfoncement d’une pointe dans votre matériau.

Finalement, on pourra assimiler la dureté à sa souplesse ou son élasticité mais étudié localement. Les fabricants de filaments ou de résines proposent des matériaux dits flexibles ou élastiques : 98A pour les moins flexibles jusqu’à 50A pour les plus souples et élastiques. Choisir un filament ou une résine flexible selon cette plage de dureté permet d’obtenir des résultats adaptés aux besoins.

Allongement à la rupture

L’élasticité du filament d’impression 3D va conditionner sa souplesse, sa résistance à la flexion et à la déformation… Un matériau avec une valeur d’élasticité très faible (< 5 %) sera rigide et cassant. Au contraire, une forte élongation (exprimée en %) indiquera que votre filament va avoir une tendance à s’étirer plutôt qu’à casser lors de l’application d’une contrainte.

Néanmoins, en impression 3D, la résistance à l’élongation est différente selon l’axe testé. A l’horizontale, la résistance est maximale. Le test de l’élongation est finalement le résultat de la déformation maximum mesurée pendant le test de traction.

Résistance à l'impact

La résistance aux chocs selon les tests Izod ou Charpy va répondre à la contrainte de l’impact et mesurera la limite acceptable avant rupture de l’éprouvette. Testées horizontalement ou verticalement, avec entaille ou non, ces valeurs de résistance à l’impact sont généralement complexes à interpréter.

Pour simplifier, plus la valeur est élevée, plus la force nécessaire pour la rupture est importante. Un matériau très rigide sera généralement moins résistant aux chocs, alors que par défaut des matériaux plus souples absorbent davantage ceux-ci.

Indépendamment de ces tests, il est important de préciser que la résistance aux chocs sera variable non seulement selon votre choix de filament, mais aussi selon votre qualité d’impression. La liaison intercouche de votre objet doit être optimale pour maximiser cette résistance.

Températures

Les différentes informations concernant les résistances à la température sont parfois trompeuses. Température de fléchissement sous charge (HDT), température de transition vitreuse ou de fusion, ces notions évoquent le comportement des plastiques selon différents facteurs.

En réalité, les informations utiles à relever pour connaître les limites d’exploitation d’un filament sont les valeurs HDT ou résistance à la température sous charge. Déclinées sous 2 charges ces valeurs indiquent la température à laquelle l’éprouvette commence à se déformer.

Les autres valeurs correspondent davantage à des états de transition de la matière qui peuvent aider à paramétrer la température d’extrusion et de chauffe du plateau.

Résistance à la flexion

La résistance à la flexion exprimée en MPa correspond à la force nécessaire permettant de faire fléchir l’éprouvette test. Plus la valeur est élevée, plus la force nécessaire pour réaliser une flexion de l’éprouvette est importante.

Il existe deux types de tests, la résistance élastique à la flexion et sa résistance ultime. Ces valeurs indiquent respectivement une flexion avec retour sans déformation (phase élastique) et une flexion avec déformation irrémédiable.

Résistance à la traction

La résistance à la traction est elle aussi exprimée en MPa. Elle a le même but que le test de résistance en flexion mais en testant ici les forces et limites de l’éprouvette qui subit une traction, un étirement, un allongement. Plus le résultat est élevé, plus il faudra déployer de force pour atteindre cette limite en traction.

On parle alors de résistance à la traction et de résistance à la rupture. Cette valeur en MPa est corrélée aux taux d’allongement produit pendant cet effort.

Quel diamètre de filament choisir ?

Le diamètre du filament 3D est un critère défini par votre modèle ou même marque d’imprimante 3D. Chaque imprimante prévoit en effet l’utilisation de l’un de ces deux diamètres et il n’est pas prévu de pouvoir modifier cela. Majoritairement les imprimantes hobbyistes sont proposées avec l’utilisation des filaments de diamètre 1.75 mm.

Au final, il n’existe pas véritablement d’avantages à utiliser l’une ou l’autre de ces versions. Il faut surtout tenir compte des limites générées par la technique d’extrusion en bowden qui pourra parfois compliquer l’utilisation de filament flexible en 1.75mm.

Les filaments composites

Les filaments dits composites sont des alliages de deux matériaux combinés sous forme de filament. Ils intègrent donc une matrice thermoplastique qui va supporter l’ajout de charges organique ou minérale.

Ainsi, on retrouvera en impression 3D, des filaments de type PLA, ABS, PETG, PA chargés en fibre de verre, de carbone, de bois, de métal…

Ces différents types de composites vont avoir selon la charge et la matrice utilisée des caractéristiques soit visuel, soit technique.

Quel type de filament 3d choisir ?

Les filaments standard

La catégorie des filaments dits standards représente les matériaux les plus courants en impression 3D. Ce sont des filaments accessibles à presque toutes les imprimantes 3D. Ils sont rigides et durs, plus ou moins résistant à la chaleur et seront adaptés à la majorité des applications courantes aussi bien visuelle que pratique.

Objet de la maison
Prototypes
Design

Rigide / Dur

Paramètres d’impression :
Extrusion : 190-210 °C
Plateau : 40-60 °C
Vitesse : 30-80 mm/s
Ventilation : 100%

Points forts :
– Sans COV toxique
– Facile à utiliser
– Bel aspect brillant

Points faibles :
– Température > 50°C
– Perçage, usinage
– Peu de flexions

Objets courants
Prototypes
Outils

Rigide / Solide

Paramètres d’impression :
Extrusion : 190-220 °C
Plateau : 40-60 °C
Vitesse : 30-60 mm/s
Ventilation : 100%

Points forts :
– Résistance mécanique supérieure
– Facile à utiliser
– Equivalent ABS

Points faibles :
– Température > 50°C

Objet de la maison
Design et packaging
Alimentaire

Solide / Dur

Paramètres d’impression :
Extrusion : 225-250 °C
Plateau : 70-75 °C
Vitesse : 30-60 mm/s
Ventilation : 50%

Points forts :
– Résistance chimique
– Performant et simple
– Bel aspect translucide

Points faibles :
– Température > 70°C
– Sensible au stringing

Objets courants
Pièces fonctionnels
Outils

Rigide / Solide

Paramètres d’impression :
Extrusion : 230-260 °C
Plateau : 85-100 °C
Vitesse : 30-80 mm/s
Ventilation : 5%

Points forts :
– Solide et polyvalent
– Résistance aux chocs
– Résistance température

Points faibles :
– Sensible warping / délamination
– Résistance UV
– Odeur

Filament PLA renforcé (tough)

Polymaker Polymax PLA

€ €

Avis de notre expert

 4.5/5

Le Polymax PLA de Polymaker est un excellent filament qui mélange rigidité et résistance mécanique supérieure. Ce filament est facile à utiliser mais dotés de propriétés fonctionnelles réelles.

Les filaments techniques

Les matériaux techniques regroupent les familles de filament 3d les plus fonctionnels et résistants. Ces filaments sont davantage exigeants en température ou stabilité et donc plutôt recommandés aux imprimantes 3D semi-professionnelle ou professionnelle.

Outillage
Pièce mécanique
Pièce d’usure

Rigide / Solide

Paramètres d’impression :
Extrusion : 240-270 °C
Plateau : 70-100 °C
Vitesse : 40-80 mm/s
Ventilation : 40%

Points forts :
– Durabilité mécanique élevée
– Résistance chimique et thermique
– Résistance thermique 70-150°C

Points faibles :
– Sensible à l’humidité
– Sensible au warping

Objets courants
Prototypes
Outils

Flexible / Elastique

Paramètres d’impression :
Extrusion : 220-250 °C
Plateau : 0-60 °C
Vitesse : 20-50 mm/s
Ventilation : 50%

Points forts :
– Souplesse et élasticité
– Résistance thermique et chimique
– Résistance usure

Points faibles :
– Stringing / Oozing
– Sensible à l’humidité
– Risque de sous extrusion

Objet de la maison
Prototypes
Alimentaire

Rigide / Solide

Paramètres d’impression :
Extrusion : 270-290 °C
Plateau : 110-130 °C
Vitesse : 30-60 mm/s
Ventilation : 0%

Points forts :
– Haute rigidité, dureté
– Résistance thermique élevée
– Translucide

Points faibles :
– Résistance UV
– Résistance chimique
– Impression complexe

Environnement chimique
Packaging
Outils

Souple / Dur

Paramètres d’impression :
Extrusion : 220-250 °C
Plateau : 85-100 °C
Vitesse : 30-50 mm/s
Ventilation : 50%

Points forts :
– Résistance chimique
– Résistance aux chocs
– Résistance température

Points faibles :
– Sensible warping
– Adhérence plateau spécifique
– Détails limités

Filament nylon HT

Polymaker Polymide Copa

€ €

Avis de notre expert

 4/5

Le Polymide Copa est un filament de type polyamide (PA). Il est particulièrement performant mécaniquement et thermiquement. Ce filament nylon Copa est en réalité un alliage de PA6 et de PA66. Cette combinaison permet une bonne imprimabilité tout en ayant des performances élevées.

Filaments spécifiques

Les types de filaments 3d dits spécifiques représentent des alliages ou matériaux techniques moins courants. On y trouvera aussi les filaments utilisés pour les applications de supports (soluble ou non) en double extrusion.

Pièce mécanique
Outillage
Divers fonctionnel

Rigide / Solide

Paramètres d’impression :
Extrusion : 250-280 °C
Plateau : 100-120 °C
Vitesse : 30-60 mm/s
Ventilation : 0%

Points forts :
– Haute rigidité, dureté
– Résistance thermique
– Excellent compromis

Points faibles :
– Résistance UV
– Résistance chimique
– Impression sensible

Environnement extérieur
Outillage
Coques

Solide

Paramètres d’impression :
Extrusion : 240-260 °C
Plateau : 85-95 °C
Vitesse : 40-60 mm/s
Ventilation : 5%

Points forts :
– Résistance UV
– Résistance chimique et thermique
– Impression moins sensible

Points faibles :
– Famille des styrènes
– Rigidité plus faible / ABS

Support complexe
Petit détails
Qualité

Type : Support soluble

Paramètres d’impression :
Extrusion : 190-220 °C
Plateau : 50-70 °C
Vitesse : 30-60 mm/s
Ventilation : 100%

Points forts :
– Soluble dans l’eau
– Non toxique
– Compatibilités

Points faibles :
– Sensible humidité
– Cristallisation rapide

Support ABS
Pièce à poncer / peindre
Capot

Type : Support soluble ou matériau standard

Paramètres d’impression :
Extrusion : 240-250 °C
Plateau : 85-100 °C
Vitesse : 30-50 mm/s
Ventilation : 10%

Points forts :
– Soluble D-limonène
– Résistant aux chocs
– Facile a post traiter

Points faibles :
– Famille des styrènes
– Dimensionnel

Filament POLYCARBONATE

Polymaker Polymax PC-FR

€ €

Avis de notre expert

 4/5

Le filament Polymax PC-FR est particulièrement performant pour sa résistance thermique et au feu. Dans cette version PC-FR Flame Retardant, il obtient le classement UL94 VO.

4- Quelles caractéristiques et limites des filaments 3d ?

Une fois ce premier tri réalisé, vous devez ensuite orienter votre choix selon votre besoin, votre modèle 3D, sa complexité, son volume, et les particularités des différents matériaux. Ces limites liées aux matériaux sont multiples, niveau de détails, précision, adhérence plateau, temps de couches maximum… Par exemple, pour les plus grands formats d’impression, certains filaments sont à éviter. Au contraire, si vous travaillez sur un petit objet avec un haut niveau de détails et une buse fine, certains seront plus adaptés.

Les matériaux les plus courants que sont les PLA, ABS, PETG sont rigides. Alors que les filaments TPU sont quant à eux des filaments souples dits flexibles.

5- Quel filament 3D choisir selon les domaines

Education

Quel filament 3d choisir pour une utilisation scolaire ou éducative. L’utilisation d’une imprimante 3D pour les environnements scolaires se traduit souvent par l’impression de filament de type PLA pour les besoins courants ou les filaments TPU (flexible).

Avec une utilisation davantage orientée mécanique, il faudra alors se tourner vers des filaments 3D plus performants.

Prototypage

Le prototypage est un champ d’applications assez large. Si le prototype est visuel et qu’il ne nécessite pas de résistance spécifique, les filaments PLA sont recommandés pour leur simplicité.

Si vos prototypes doivent être fonctionnels, durables, résistant à l’usure ou la température par exemple, il faudra mieux se tourner vers des filaments de type ABS ou NYLON.

Design / Arts / Figurines

Quel filament 3d choisir pour son projet de design, d’architecture, ou pour la réalisation de modèles réduits, de figurines, de reproduction ? C’est finalement une réponse assez simple.

Généralement, pour obtenir un bon niveau de détails sur un plus ou moins grand format et avoir accès à des coloris, textures ou aspect, les filaments PLA et leurs déclinaisons bois, métal, glitter, carbone ou translucide sauront parfaitement répondre à vos attentes.

Production

Lancer des productions en impression 3D nécessite l’utilisation d’un filament efficace, durable, fiable et peu sensible. Les PLA, ABS et PETG même en versions composites auront l’avantage d’être accessibles et rapides à l’impression.

Dans le cas de production nécessitant une souplesse ou une plus forte résistance à l’abrasion, vous pourrez vous tourner vers des filaments TPU ou PA (nylon). Attention alors à leur conservation et stockage y compris pendant leur utilisation (haute sensibilité à l’humidité)

Fabrication

Le terme de fabrication entend une utilisation de l’impression 3D pour produire des pièces détachées, des outils ou accessoires fonctionnel en petite quantité ou à l’unité.

L’utilisation des filaments les plus techniques est alors possible voire nécessaires.

PC-ABS, PA6 GF / CF (chargé Fibre de verre / Carbone), filament métal à fritter, les performances de ces filaments d’impression 3D sauront répondre aux exigences les plus élevées.

Quel filament choisir ? La qualité sélectionnée chez Polyfab3D

Nos partenariats avec les plus grands fabricants du monde de l’impression 3D regroupent une majorité de producteurs européens mais pas uniquement. En effet, de nombreux fabricants plus éloignés offrent parfois de belles opportunités techniques ou économiques.

Polymaker, fabricant chinois basé à Shenzhen est par exemple, depuis longtemps, un des fabricants les plus reconnus par la qualité de ses produits et leur innovation constante.

D’autres grands noms comme BASF, Mitsubishi ou DSM font également partie de notre offre.

Chez Polyfab3D, nous avons sélectionné et regroupé les meilleures qualités de filaments 3D issu des plus grands fabricants. Notre gamme a pour but de vous offrir une sélection de filaments 3D réfléchie, exhaustive et allant à l’essentiel.

Des heures de tests et des années d’expérience nous ont permis de vous offrir cette sélection de produits de haute qualité aux meilleurs prix. Laissez-vous guider par notre sélection et trouver votre réponse sur quel filament d’impression 3d choisir ?

Le mot de la fin

En impression 3D par dépôt de filament fondu (FDM), il n’est possible de travailler que des plastiques de type thermoplastique. Ces plastiques sont capables de fondre puis de se re-solidifier, phénomène contraire aux plastiques de type thermodur ne permettant pas cette transition.

Certains thermoplastiques ne sont pas adaptés à la technologie de fabrication 3D. Vous ne retrouverez donc pas de PVC, de POM, de PEHD… Parmi les matériaux disponibles, ils ne sont pas adaptés à une extrusion lente à couches successives.

D’une autre manière, vous ne retrouverez pas non plus les appellations habituelles utilisées pour vos plastiques d’usinage, Ertalon®, Makrolon® ne font pas partie du langage de l’impression 3D.

Les plastiques utilisés couramment en usinage ou injection ne sont pas toujours le meilleur choix lorsque que l’on utilisera l’impression 3D. En effet, si vous êtes habitués à utiliser un outil fabriqué en injection ABS, quoi de plus logique que d’utiliser l’ABS pour les imprimer en 3D, mais est ce vraiment nécessaire ? Qu’est que l’ABS ? Quelles sont les caractéristiques qui vous intéressent dans ce matériau ? Son aspect, sa résistance aux chocs, à la température, un besoin de contact alimentaire ?

Ce sont ces questions que nous vous invitons à vous poser afin de partir de votre besoin réel pour le convertir en un choix filament 3d parfaitement adapté à votre besoin et à votre imprimante.