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Filament TPU : le point sur l'offre en 2024

Filament TPU : le point sur l'offre en 2024

 Parmi les filaments les plus couramment utilisés en impression 3D nous avons le PLA, le PETG, l'ABS et... le TPU.

Voilà plus de 10 ans que l'impression 3D de bureau a été démocratisée. Comme vous vous en doutez, l'offre a bien évolué durant cette période, notamment sur le filament flexible. Faisons le point sur l'offre de filament TPU en 2024.

Filament TPU, un bref rappel

Le TPU est ce qu'on appelle un "filament "flexible". Mais c'est ici un peu un raccourci... Car le TPU est certes flexible comme un filament nylon par exemple,  mais il est aussi élastique. C'est bien cette élasticité (très importante) qui caractérise le filament TPU. On dit qu'un filament TPU est "étirable". Ce ne sera pas le cas d'un filament nylon ou polypropylène, certes souple mais pas sur lequel on peut "tirer dessus".

Le TPU fait partie de la famille des TPE. Dans cette famille des TPE on retrouve donc le TPU mais aussi le TPS ou encore le TPC. TPE signifie "thermoplastique élastomère" alors que TPU signifie "thermoplastique polyuréthane".

Exemple d'une pince de préhension tirant profit des caractéristiques du TPU :

pince de préhension en filament flexible

Une large plage de dureté

Ce qui caractérise en premier lieu un filament TPU est sa dureté. L'industrie du filament 3D s'appuie sur l'échelle de dureté Shore. Le schéma ci-dessous proposé par le fabricant Recreus représente l'équivalence des échelles de dureté et associe un pictogramme à chaque niveau de dureté pour imager le caractère plus ou moins élastique de l'objet produit.

échelles de dureté Shore

 Pour les filaments 3D on exprime la dureté sur l'échelle Shore A (exemple : 82A) ou Shore D (exemple : 70D). Cette lettre qui suit le nombre a toute son importance. Un filament en dureté 80A correspondra à environ 30D sur l'échelle Shore D. Toujours en se référant au schéma ci-dessus, un filament en dureté 50D sera moins élastique qu'un filament en dureté 80A.

Au début des années 2010, la gamme de dureté de filaments était assez restreinte, de 80A à 95A. Ce qui marque l'offre en 2024 c'est la mise sur le marché de filament de dureté Shore très basse (pour du filament). Ainsi le spécialiste européen historique du filament flexible Recreus propose aujourd'hui une gamme de filament en dureté 60A.

Ce filament est très souple. Il parait peu probable que l'on puisse utiliser à l'avenir des filaments encore plus souples sur les imprimantes 3D à filament fondu. On atteint en effet ici une élasticité à la limite des possibilités de la mécanique utilisée pour pousser une filament vers une buse. Le filament en dureté Shore 60A est très élastique, s'écrase et essaiera toujours de glisser vers le moindre interstice plutôt que de filer tout droit vers (la pression) de la buse.

A ce sujet vous pouvez lire notre article Réussir les impressions de filaments flexibles. C'est grâce à l'évolution de la conception des extrudeurs d'imprimante 3D que l'on peut imprimer des flexibles d'une dureté Shore aussi basse.

De l'autre côté de l'échelle, nous avons les filaments TPU quasiment "durs". On parle de filaments semi-flexibles. Ces filaments n'ont jamais été difficiles à imprimer, bien au contraire. Mais aujourd'hui on voit sur le marché des filaments d'une dureté Shore très forte permettant de produire des objets quasi rigides. C'est le cas du filament 70D de chez Nanovia.

 Un boitier hyper-résistant imprimé en TPU 70D :

filament 70D

 

Les filaments de dureté Shore très élevée permettent de produire des objets hyper-résistants grâce à l’excellente adhérence et élasticité entre les couches.

Comme nous venons de le voir la gamme de filament souple occupe à présent une large plage de dureté, du 60A à 70D. Il est peu probable que l'offre évolue, les limites physiques de l'impression à filament fondu étant atteintes.

Du filament à la dureté Shore variable

On pourrait même dire un filament à la dureté Shore "programmable" ... De la science fiction ? Non.

L'intérêt de la communauté d'imprimeurs 3D pour le filament TPU a toujours été grand. Le filament TPU se place parmi les meilleures ventes de filaments pour imprimante 3D. Aussi les fabricants de filaments ont cherché de nouvelles innovations autour du filament TPU.

C'est pour cela que nous trouvons à présent du filament à densité variable, comme par exemple de Varishore TPU de chez Colorfabb.

Variohore TPU Colorfabb
Comment cela est possible ? En fonction de la température d'extrusion le filament va plus ou moins s'expanser. Plus la température est élevée et plus l'expansion sera importante. Il en résulte une densité plus faible, des pièces plus légères, et une dureté amoindrie. Il est ainsi possible d'atteindre des duretés Shore plus basses que la limite imposée par la mécanique de l'extrudeur d'impression.
Dans l'absolu il est possible de programmer des duretés Shore variables au sein d'une même impression en déterminant dans le logiciel de tranchage des zones d'impressions avec des températures d'extrusion distinctes.

Le TPU aussi a son filament recyclé

L'impression 3D est souvent associée à une démarche plus durable, en relocalisant la production, et en fabriquant juste à la demande. Certes mais l'impression 3D à dépôt de filament fondu consiste en la fusion de plastique, un matériau pas très à la mode... Il faut bien garder cela en tête et veiller à maîtriser sa production d'impression 3D. A ce sujet vous pouvez lire notre article "Comment réduire sa consommation de filament ?".
Relativement rapidement, les fabricants de filaments ont proposé des filaments recyclés qui rencontrent un franc succès. En 2024, le filament TPU a aussi son filament recyclé avec le Reciflex de chez Recreus.
Alors que la plupart des filaments PLA recyclés sont en fait des filaments produits à partir des rebuts de ligne d'extrusion, le reciflex est produit lui aussi avec les rebuts de ligne mais aussi des déchets de l'industrie de la chaussure. Le filament Reciflex est de coloris noir car issu d'une multitude de matières premières aux couleurs variées. La teinte noire permet d'homogénéiser les productions.

 

Nous l'avons vu, la gamme de filament TPU est à présent large. De quoi nourrir de nombreux projets !
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