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Les différents matériaux utilisés pour les imprimantes

Cet article montre les différents matériaux qu'on peut utiliser pour créer des objets en 3D. Ils se classent en 4 grandes familles que sont les plastiques, les métaux, les céramiques et les matières organiques.

 

 

Les plastiques

Le PLA (acide polyactique)

Il s'agit d'un matériau très répandu dans l'impression 3D à dépôt de filament fondu. Il est issu de matières comme l'amidon de maïs, ce qui lui donne l'avantage d'être biodégradable et utilisable dans la confection d'objets en contact avec de la nourriture, comme des bols ou des assiettes. En revanche, il est sensible à l'eau et à la chaleur. Le contact répété avec l'un ou l'autre risque de provoquer des dégradations.

1000pcs 1 75mm 3mm ABS PLA font b 3d b font font b printing b font

Le PLA fond à une température comprise entre 160 et 220°C et ne nécessite pas de plateau chauffant pour être imprimé. S'il répond bien à des post-traitements comme la peinture, il n'est pas aisé de le rendre parfaitement lisse. Le ponçage ne donne pas entière satisfaction puisque le frottement fait fondre le matériau.

Filament souple ninja

S'il existe de nombreuses couleurs de PLA, certains dérivés offrent en plus des propriétés physiques intéressantes. Le NinjaFlex par exemple est — comme son nom l'indique — un PLA flexible, la version standard étant plutôt cassante. Les flexibles demandent cependant une vitesse d'impression bien plus lente, généralement de 30 mm/s.

L'ABS (acrylonitrile butadiène styrène)

C'est l'autre matériau préféré des utilisateurs de machines de type FDM. L'exemple donné le plus souvent est celui des briques de Lego, composées d'ABS. Il offre des propriétés plus intéressantes que le PLA en termes de résistance à l'eau et à la chaleur. De plus, son rendu est plus lisse que ce qu'offre le PLA. Il demande donc généralement moins de traitement à la sortie de la machine.

L'ABS demande une température de 200 à 250°C pour fondre. Il lui faut aussi un plateau chauffant pour éviter qu'il ne se rétracte en refroidissant. Il existe en plusieurs couleurs et peut se trouver sous forme de bobines de filament ou sous forme de polymère liquide pour le procédé SLA.

Le PET (polytéréphtalate d'éthylène) 

Obtenu à partir du pétrole, il est plus solide que l'ABS et s'affranchit du plateau chauffant. Il est utilisé pour les pièces qui demandent à la fois de la robustesse et de la flexibilité. On le trouve notamment dans les bouteilles en plastique. À l'instar du PLA et de l'ABS, on trouve le PET en bobine. La température nécessaire à son impression est de l'ordre de 220°C. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, il ne dégage aucune odeur.

Les polyamides (PA)

Utilisés dans la technique du frittage laser (SLS), ils se présentent sous forme de poudre. Dans le cadre d'une utilisation avec un procédé de dépôt de filament, on retrouve par exemple le nylon sous forme de bobines. Résistant et élastique, il fond à une température de 235 à 260°C et ne nécessite pas forcément de plateau chauffant. La grande majorité des polyamides est compatible avec un contact alimentaire.

Les résines

Utilisées dans les procédés SLA et PolyJet, les résines offrent différentes propriétés physiques propres à chaque type de résine. Elles permettent des impressions très détaillées et solides, sur des formes complexes. Son rendu très lisse demande un post-traitement assez simple.

Diy imprimante 3d faite maison haute resolution 2

 

Matériaux de support (PVA et HIPS)

Le PVA (alcool polyvinylique) est utilisé dans les impressions 3D utilisant le dépôt de filament fondu, notamment avec des machines à plusieurs buses d'extrusion. Il permet de s'affranchir des supports imprimés dans le même matériau que celui de la pièce, souvent difficile à éliminer. Biodégradable, un simple passage dans l'eau permet de l'éliminer.

 Filament 3D PVA Soluble 1 75mm Exemple

 

Le HIPS (High impact polystyrène) est proche de l'ABS et offre même un rendu plus lisse que ce dernier. Son intérêt en tant que matériaux de support réside dans sa solubilité dans le D-limonène, une dissolution qui demande toutefois un temps plus long que pour éliminer du PVA. 

Les métaux

L'aluminium

On retrouve l'aluminium dans des alliages comme l'AlSi10Mg, dans lequel il est combiné à du silicium et du magnésium. C'est un alliage à la fois résistant et léger, utilisé notamment dans l'industrie aérospatiale ou les moteurs.

Il existe également une poudre appelée alumide, qui se compose d'un polymère et d'aluminium. Elle offre un aspect proche de celui du métal, mais reste très légère. En revanche, elle n'est pas aussi solide que du véritable métal. De plus, si elle résiste à l'eau, l'alumide n'est pas parfaitement étanche puisque poreuse.

L'acier 

Répondant également au doux nom d'inox, l'acier inoxydable est l'un des matériaux les plus utilisés dans l'industrie, en plus d'être l'un des plus anciens. Il est doté d'excellentes qualités mécaniques et peut être couplé à des métaux précieux comme l'or ou l'argent.

La société EOS a développé un acier appelé Maraging Steel MS1, extrêmement résistant et utilisé dans l'outillage. Il est en outre aisé à usiner et répond bien au polissage en post-impression. 500x titanium ball.

Le cobalt-chrome

Si jusqu'à présent on utilisait principalement cet alliage avec des techniques de moulage, le procédé EBM offre la possibilité de l'exploiter en fabrication additive. Solide et très résistant à l'usure, on le retrouve dans la création de prothèses médicales et l'industrie dentaire. Certaines variantes du cobalt-chrome résistent à des températures de plusieurs centaines de degrés, idéales pour la fabrication de moules.

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Le titane

Chouchou des industriels pour son rapport solidité/poids excellent, le titane est en outre résistant à la corrosion. Certains alliages comportant du titane sont biocompatibles et donc utilisés pour les prothèses. Il offre en effet une très bonne adhérence aux tissus et même à l'os.

L'intérêt de l'impression 3D en titane est qu'elle offre un rendu de meilleure qualité qu'avec les techniques habituelles, puisqu'elle ne s'embarrasse plus des problèmes de soudure notamment.

Les céramiques

L'impression 3D offre un intérêt certain dans la création d'objets complexes en céramique. Pour ce faire, soit on utilise le procédé SLA avec de la résine liquide couplée à de la céramique, soit on exploite la technique SLS avec une poudre de céramique. Le processus ne permet pas de s'émanciper de la phase d'émaillage durant laquelle l'objet est soumis à une température de plus de 1000°C.

Les matériaux organiques

Les cires

Utilisées pour la création de moules de haute précision, les cires sont exploitées dans des domaines comme la bijouterie ou l'industrie dentaire. La résistance du matériau à la chaleur permet de fabriquer des moulages pour des objets métalliques.

Les matières alimentaires

Du chocolat au fromage en passant par le sucre, de nombreux aliments peuvent être imprimés en 3D. Certaines machines, comme la Choc Creator, offrent la possibilité d'imprimer des formes très complexes et précises en chocolat. La confection de décorations comestibles est aujourd'hui la principale utilisation de l'impression 3D dans le domaine culinaire. Toutefois, de nombreuses réserves sont émises quant à l'hygiène autour des créations produites. 

Le bois

Il ne s'agit pas d'imprimer des objets composés à 100 % de bois, mais de création à partir d'un alliage de polymère et de bois recyclé — environ 40 %. Le filament Laywoo offre un rendu visuellement extrêmement proche du véritable bois. On fait alors varier la couleur de rendu en adaptant la température d'extrusion (de 185 à 230°C).

Filament 3D laywoo Mozaique

 

Les tissus biologiques

La création d'un tissu se fait grâce à un gel dans lequel des cellules sont injectées, leur permettant ainsi de se développer. Le procédé est bien plus efficace que le prélèvement de tissu animal, en revanche, il nécessite un appareillage complexe qui permet d'alimenter en sang le tissu créé.

 

 

Author: Chloé
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