PLA, ABS, PETG... Guide d'achat des matériaux pour imprimante 3D en fonction de l'application

Cet article est une traduction de l'article original de 3D Hubs : Which FDM 3D Printing plastic is best for my application ?

Merci pour leur aimable autorisation.

Comparez les principaux plastiques d'impression 3D (PLA, ABS, PET, Nylon, TPU flexible et PC) par propriétés des matériaux et trouvez la meilleure option pour votre application.

Introduction

Choisir le bon type de matériau pour imprimer un objet donné est de plus en plus difficile car le marché de l'impression 3D voit apparaître régulièrement des matériaux radicalement nouveaux. Dans l'impression 3D FDM le PLA et l'ABS sont historiquement les deux polymères les plus utilisés, mais leur dominance initiale était fortuite, il n'y a donc aucun problème majeur pour que d'autres polymères jouent un rôle clé dans l'avenir de la FDM.

Nous voyons maintenant de nouveaux produits devenir plus populaires, à la fois des polymères purs et des composites. Dans cette étude nous nous concentrons sur les principaux polymères purs qui existent sur le marché actuel : PLA, ABS, PET, Nylon, TPU (flexible) et PC. Nous résumons les principales différences entre leurs propriétés avec des graphiques de profils afin que les utilisateurs puissent prendre une décision rapide sur le meilleur polymère à utiliser pour leur application.

Méthodologie

Les matériaux sont généralement classés selon 3 catégories : performance mécanique, qualité visuelle et profil d'impression. Dans cette étude, nous avons décidé de décomposer ces catégories pour obtenir une image plus claire des propriétés du polymère. Le choix du matériau dépend vraiment de ce que l'utilisateur veut imprimer, nous avons donc énuméré les principaux critères de décision nécessaires pour choisir un matériau (autre que le coût et la vitesse) :

Graphique montrant les propriétés des matériaux qui seront comparés.

Facilité d'impression : niveau de facilité d'impression du matériau : adhérence au plateau, vitesse maximale d'impression, fréquence d'échecs d'impression, précision du débit, facilité d'alimentation dans l'imprimante, etc.

Qualité visuelle :  rendu de l'objet fini. Plus d'informations sur la façon dont nous testons ici.

Contrainte maximale : la contrainte maximale que l'objet peut subir avant de se rompre en tirant lentement dessus.

Elongation à la rupture : la longueur maximale de l'objet a avoir été étiré avant rupture.

Résistance aux chocs : l'énergie nécessaire pour casser un objet avec un impact soudain.

Adhérence entre les couches (isotropie) : comment les couches du matériau adhèrent entre elles. Ceci est lié à l'isotropie (uniformité dans toutes les directions), plus l'adhérence de couche est élevée plus l'objet est isotrope.

Résistance à la chaleur : la température maximale que l'objet peut supporter avant ramollissement et déformation.

Nous fournissons également des informations supplémentaires qui ne figurent pas dans le diagramme pour l'une des deux raisons suivantes.

• Il n'y a pas de « bon » ou « mauvais » matériau, ils possèdent juste des propriétés qui conviennent à certaines applications et non à d'autres, comme la rigidité.
• Nous n'avons pas une bonne évaluation quantitative, mais nous savons que c'est un facteur important comme la résistance à l'humidité ou la toxicité.

Résultats

Nous avons classé chaque matériau selon chaque critère sur une échelle de 1 (bas) à 5 (haut). Ce sont des rangs relatifs pour le procédé FDM, ils seraient probablement très différents si d'autres technologies de fabrication étaient prises en compte. En utilisant les données d'Optimatter nous avons classé les polymères selon différents critères considérés :

Résultats de la recherche pour les six polymères présentés dans le graphique.

PLA

Le PLA est le polymère le plus facile à imprimer et offre une bonne qualité visuelle. Les impressions sont très rigides et fortes, mais le filament est très cassant.

Profil du matériau PLA

Autres avantages et inconvénients à considérer pour le PLA :

Avantages

• Bio sourcé, biodégradable
• Sans odeur
• Post-traitement avec du papier de verre et des peintures acryliques
• Bonne résistance UV

Inconvénients

• Faible résistance à l'humidité
• Ne se colle pas facilement

ABS

L'ABS est habituellement utilisé au lieu du PLA quand une plus grande résistance à la température et une plus grande solidité sont nécessaires.

Profil du matériau ABS

Autres avantages et inconvénients à considérer pour l'ABS :

Avantages

• Peut être post-traité avec de l'acétone* pour une finition lisse et brillante
• Peut être post-traité avec du papier de verre et des peintures acryliques
• L'acétone* peut aussi être utilisé comme colle forte
• Bonne résistance à l'abrasion

Inconvénients :

• Sensible aux UV
• Odeur lors de l'impression
• Émission de fortes fumées potentielles

PET

Le PET est un polymère légèrement plus souple avec une bonne tolérance de rondeur et qui possède d'intéressantes propriétés supplémentaires avec peu d'inconvénients majeurs.

Profil du matériau PET

Autres avantages et inconvénients à considérer pour le PET :

Avantages :

• Compatible au contact alimentaire (Norme américaine FDA)
• Haute résistance à l'humidité
• Haute résistance aux produits chimiques
• Recyclable
• Bonne résistance à l'abrasion
• Peut être post traité avec du papier de verre et des peintures acryliques
• Peut être collé

NYLON

Le nylon possède de bonnes propriétés mécaniques, en particulier la meilleure résistance aux chocs pour un filament non flexible. Cependant l'adhérence inter-couches peut être un problème.

Profil du matériau Nylon

Autres avantages et inconvénients à considérer pour le Nylon :

Avantages :

• Bonne résistance chimique

Inconvénients :

• Très faible résistance à l'humidité
• Potentielle émission de fortes fumées

TPU

Le TPU est principalement utilisé pour des applications flexibles mais sa très forte résistance aux chocs peut ouvrir d'autres champs d'applications

Profil du matériau TPU

Autres avantages et inconvénients à considérer pour le TPU :

Avantages

• Bonne résistance à l'abrasion
• Bonne résistance aux huiles et aux graisses

Inconvénients

• Difficile à post-traiter
• Ne se colle pas facilement

PC

Le PC est le matériau le plus solide de tous, il peut être une alternative intéressante à l'ABS car les propriétés sont assez similaires.

Profil du matériau PC

Autres avantages et inconvénients à considérer pour le PC :

Avantages

• Peut être stérilisé
• Facile à post traiter (ponçage)

Inconvénients

• Sensible aux UV

Conclusion

Choisir le bon polymère est essentiel pour obtenir les bonnes propriétés d'une pièce imprimée en 3D, surtout si la pièce a une utilisation fonctionnelle. Cet article aidera les utilisateurs à trouver le bon matériau en fonction des propriétés dont ils ont besoin. Cependant les fournisseurs mélangent ou ajoutent des additifs pour modifier les propriétés du polymère (par exemple l'ajout de fibre de carbone pour rendre un matériau plus rigide). Nous n'abordons pas ces formulations plus complexes dans cet article, mais vous pouvez trouver des données sur certains de ces produits dans l'outil d'optimisation chez Optimatter.

Avertissement

• Les classements indiqués dans cet article concernent un polymère moyen représentant la chimie générale, et la performance varie en fonction du produit ou du fournisseur réel auquel l'utilisateur l'achète.    
• Toutes les données qui sous-tendent les classements dans cette étude ont été mesurées par 3D Matter, à l'exception de la résistance à la chaleur pour laquelle nous avons utilisé la température donnée par multiples fournisseurs de filaments.
• Pour la catégorie « autres avantages et inconvénients » nous utilisons une combinaison d'évaluations tierces et nos propres observations.
• Le type de nylon dont nous parlons dans cette article est du nylon 6, pas du nylon 11 ni 12.
• La qualité visuelle est testée sans post-traitement significatif. Il existe des moyens pour lisser les impressions 3D et améliorer la qualité visuelle d'un polymère (par exemple la vapeur d'acétone* avec l'ABS).
• La toxicité des polymères d'impression 3D n'est pas très bien connue, c'est un facteur qui pourrait jouer un rôle plus important à l'avenir. Les commentaires sur la toxicité sont basés sur une étude d'Azimi et coll. *1

*1 Azimi et coll, Emissions de particules ultrafines et de composés organiques volatils à partir d'imprimantes tridimensionnelles disponibles dans le commerce avec des filaments multiples.
Science et technologie de l'environnement, 2016.

Un grand merci à 3D Matter pour le partage de cette recherche avec notre communauté.

*Note de Filimprimante3D : toute manipulation d'acétone (post-traiment, collage) est très dangereuse, nous vous déconseillons cette pratique.

Source : 3D Hubs : Which FDM 3D Printing plastic is best for my application ?