Quel est le filament 3D le plus résistant ?

La plupart des gens pensaient que les modèles et les pièces imprimés en 3D étaient fragiles et faibles. Cependant, beaucoup de choses ont changé depuis en termes de durabilité. Aujourd’hui, vous pouvez utiliser des filaments d’imprimante 3D solides qui peuvent résister aux conditions les plus difficiles.

Cela dit, le filament 3D que vous utilisez contribuera à déterminer la solidité de votre modèle ou de votre pièce imprimée en 3D. Dans les scénarios de support de charge critiques, vous voudrez utiliser des filaments d’imprimante 3D capables de résister à la déformation.

Connaître la résistance de votre filament vous permettra de prendre de meilleures décisions lorsqu’il s’agira de choisir les meilleurs matériaux pour les pièces de votre modèle et le design général à adopter.

Cet article passe en revue quelques-uns des filaments pour imprimante 3D les plus résistants disponibles sur le marché et explique pourquoi ils sont considérés comme les plus résistants. Vous apprendrez également quelques conseils sur la manière d’utiliser ces filaments pour réaliser des modèles imprimés en 3D solides et durables.

Toutefois, avant de commencer, il convient de comprendre un peu mieux ce qu’est la solidité dans ce contexte.

Qu’est-ce que la résistance ?

De nombreux éléments contribuent à déterminer la résistance d’un filament pour imprimante 3D, mais cet article se concentrera principalement sur la résistance à la traction. Cette mesure est généralement associée à l’allongement à la rupture.

L’allongement à la rupture mesure jusqu’où vous pouvez tirer et étirer le matériau avant qu’il ne se casse, et vous pouvez également l’utiliser pour mesurer la résistance à l’impact du composant.

Toutefois, il est essentiel de garder à l’esprit que le matériau que vous utilisez ne détermine pas toujours la résistance de vos pièces imprimées. Les paramètres d’impression, les méthodes de post-traitement et le type de conception peuvent également affecter la résistance de votre modèle 3D.

Cela dit, les filaments à base de polycarbonate sont généralement les plus résistants. En effet, les filaments de polycarbonate ont des structures mécaniques uniques qui ont été spécifiquement testées pour leur résilience et leur résistance. C’est pourquoi le polycarbonate est un composant largement utilisé dans le domaine de l’ingénierie.

 

Types de résistance

  • Résistance à la traction

Elle indique l’ampleur de la déformation que le matériau peut supporter lorsqu’il est étiré ou tiré. Cette valeur donne aux utilisateurs une idée de la charge ou de la contrainte qu’ils peuvent exercer sur l’objet avant qu’il ne se brise ou ne tombe en panne. Les filaments de fibre de carbone, de polycarbonate et de PEEK sont parmi les plus résistants à la traction.

  • Résistance à l’impact

Elle mesure la capacité du filament à supporter un impact sans se fracturer ou se rompre. Plus la résistance à l’impact du filament est élevée, moins il risque de se fracturer ou de se casser lorsqu’il est soumis à une contrainte soudaine. Le nylon et le polycarbonate sont des exemples de filaments présentant une résistance aux chocs exceptionnelle.

  • Résistance aux produits chimiques

La résistance chimique entre en jeu lorsque vous êtes confronté à des environnements difficiles et à des composants chimiques. Les filaments PEEK, polycarbonate et nylon ont une grande résistance chimique et sont idéaux pour une utilisation dans des environnements chimiques difficiles.

Filaments pour imprimante 3D les plus résistants

Maintenant que vous connaissez quelques-uns des points forts que nous allons aborder, voici la liste des filaments 3D les plus résistants du marché.

1. Filaments de polycarbonate

Les filaments de polycarbonate (PC) sont connus pour leur résistance à la température, leur résistance aux chocs et leur robustesse exceptionnelle. Il s’agit d’un filament 3D solide, léger et transparent. Les filaments 3DXTECH sont parmi les meilleurs du marché.

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Une étude récente a montré que les filaments de polycarbonate ont une résistance à la traction de plus de 5200 PSI, ce qui en fait l’un des filaments d’imprimante 3D les plus résistants.

Les filaments de polycarbonate ont une grande résistance aux UV et aux produits chimiques et peuvent supporter des températures allant jusqu’à 140 degrés Celsius. En outre, vous pouvez utiliser les filaments de polycarbonate comme additif pour améliorer les propriétés d’un filament ABS. Ensemble, ces caractéristiques vous permettront d’imprimer des prototypes fonctionnels.

Les filaments de polycarbonate ont des taux de température de transition vitreuse bien plus élevés que ceux des filaments plastiques ordinaires, ce qui explique leur résistance aux températures élevées. Les filaments ABS sont les plus proches des polycarbonates en termes de résistance, mais leur taux de résistance à la température est inférieur de 40 degrés Celsius à celui des polycarbonates.

Vous pouvez plier de fines impressions en polycarbonate à température ambiante sans craindre les fissures et les déformations. Les filaments de polycarbonate ont une capacité de levage d’environ 865 livres et une résistance de 9800 PSI. Pour imprimer correctement, vous avez besoin d’un lit chauffé à 110 degrés Celsius.

2. Filaments ABS

Les filaments ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) font partie des premiers thermoplastiques d’impression 3D. Cependant, il s’agit toujours d’un matériau relativement populaire en raison de son faible prix et de sa polyvalence.
Malheureusement, de plus en plus de personnes commencent à préférer les filaments ASA et PETG aux filaments ABS en raison de leurs qualités supérieures.

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Une étude récente a montré que les composants ABS ont une résistance à la traction de plus de 4500 PSI, ce qui donne aux filaments ABS une résistance à la traction inférieure à celle des filaments en polycarbonate. Cependant, certains optent toujours pour l’ABS plutôt que pour le polycarbonate en raison de son accessibilité et de la facilité relative de l’impression 3D.

Vous pouvez utiliser les filaments ABS pour imprimer des composants automobiles et des prototypes fonctionnels. C’est essentiel dans les scénarios où le produit final doit pouvoir supporter des niveaux de température élevés, comme dans un véhicule exposé à la lumière directe du soleil.

Vous pouvez également utiliser de l’acétone pour post-traiter votre modèle imprimé en 3D avec du filament ABS. Elle donnera à votre modèle imprimé une finition lisse et un aspect général brillant. C’est pourquoi vous pouvez envisager d’utiliser des filaments ABS si vous souhaitez imprimer des figures et des modèles esthétiques.

Cependant, comme la plupart des autres thermoplastiques haute température, les filaments ABS ont tendance à se déformer assez facilement. Bien que vous puissiez utiliser ce type de filaments sur de nombreuses imprimantes 3D bon marché, il est préférable d’imprimer à l’intérieur d’un boîtier d’imprimante 3D.

3. Filaments de nylon

Les filaments de nylon sont reconnus pour leur faible coefficient de frottement et leur résistance mécanique exceptionnelle. Le nylon est couramment utilisé dans l’impression 3D SLS. De nombreuses imprimantes 3D FDM en nylon peuvent prendre en charge ces filaments.
Les filaments de nylon ont une résistance à l’impact d’environ 75 kJ/m2, ce qui est plus élevé que les filaments PETG, ABS et PLA, ce qui fait du nylon l’un des meilleurs matériaux pour les applications d’impression 3D à fort impact. En outre, son faible coefficient de frottement et sa résistance aux chocs en font un matériau idéal pour les pièces de machines, les engrenages, les charnières et les gabarits.

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Le problème des filaments Nylon est qu’ils ont tendance à se déformer facilement et qu’ils sont hygroscopiques par nature, ce qui est également le cas des filaments Polycarbonate. Par conséquent, si vous souhaitez réaliser des impressions 3D en nylon sans complications, vous devez créer dans un environnement d’impression bien contrôlé et bien géré.

Les filaments de nylon ont une résistance à la traction incroyable d’environ 7000 PSI, ce qui est bien plus que ce que vous obtiendrez avec d’autres filaments. Ils sont très résistants à la chaleur et aux produits chimiques, ce qui est parfait pour une utilisation dans les grandes organisations et industries.

Les professionnels et les experts de l’industrie du nylon cherchent à améliorer ce matériau en y mélangeant des particules de fibre de verre et de fibre de carbone. Ces ajouts peuvent contribuer à rendre ce matériau plus solide et plus résistant.

Voir un tour d’horizon des meilleurs filaments de nylon.

4. Filaments de PEEK

Les filaments PEEK sont l’un des matériaux les plus fiables dans le domaine de l’impression 3D. Le PEEK, qui signifie polyéther-éther-cétone, est un thermoplastique semi-cristallin. Il est reconnu pour sa résistance chimique haut de gamme et son excellente solidité.
Un processus connu sous le nom de polymérisation en phase a lieu à haute température lors de sa fabrication. Ce processus le rend très résistant à la dégradation chimique, biologique et organique dans presque tous les types d’environnements avec des températures de fonctionnement d’environ 250 degrés Celsius.

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Parce que les filaments PEEK facilitent les processus de stérilisation et contribuent à réduire les niveaux d’absorption de l’humidité, les industries du domaine médical les utilisent de plus en plus pour tous leurs besoins d’impression 3D. Les filaments de polyéther cétone ont une résistance à la traction d’environ 7250 PSI, ce qui en fait un matériau thermoplastique haute performance idéal pour les applications haut de gamme.

Les filaments PEEK présentent également un excellent rapport résistance/poids. Son module d’Young est similaire à celui de l’os humain, ce qui en fait un matériau idéal pour les applications médicales. Sa résistance aux températures élevées et ses propriétés de légèreté le rendent utile sur le marché de l’aérospatiale.

Ce thermoplastique à haute température nécessite un environnement d’impression spécifique pour produire de bonnes impressions. Il n’est pas facilement accessible et est beaucoup plus cher que les autres thermoplastiques. C’est pourquoi il est généralement réservé aux grandes applications industrielles. Cependant, si vous disposez de la bonne configuration et d’une imprimante 3D appropriée, telle que la Creatbot F160, vous pouvez obtenir d’excellents résultats avec ce type de filament à la maison.

5. Les filaments TPU (Polyuréthane Thermoplastique)

Même si les filaments TPU sont généralement flexibles, ils sont très résistants aux produits chimiques et à l’abrasion, aux chocs et à l’usure. Ils sont également très durables et possèdent d’excellentes qualités d’absorption des chocs.
La flexibilité d’un filament de polyuréthane thermoplastique dépend des matériaux qui sont mélangés. Elle varie généralement d’un fabricant à l’autre, qui peut offrir soit une grande élasticité, soit une grande rigidité.

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La plupart des filaments de TPU peuvent supporter des charges et des contraintes incroyablement élevées avant de se rompre. Sa grande résistance à l’usure, ses propriétés d’abrasion haut de gamme et sa forte résistance aux produits chimiques en font un matériau idéal pour l’impression de prothèses, d’étuis de téléphone, d’équipements de protection et même de chaussures.

L’avantage des filaments TPU est qu’ils ne nécessitent pas d’imprimantes 3D haut de gamme et qu’ils peuvent être utilisés à basse température. Cependant, leur nature flexible rend difficile l’impression de modèles 3D avec des extrudeuses Bowden.

Vous devrez imprimer en 3D à des vitesses très lentes si vous voulez éviter de bloquer l’extrémité chaude. Une autre chose à retenir est que des valeurs de remplissage plus élevées avec des composants TPU se traduiront par des pièces 3D plus rigides, et vice versa.

6. Filaments de fibre de carbone

Les filaments de fibre de carbone sont des filaments minces avec une structure d’atomes de carbone. La résistance accrue de ce matériau est due au fait que les atomes de carbone sont structurés dans un format cristallin. Il s’agit donc de filaments durables et résistants, parfaits pour l’industrie automobile et d’autres secteurs similaires.
Le rapport résistance/poids du filament de fibre de carbone est peut-être le plus élevé de tous les filaments de cette liste. Lors de tests de résistance à la flexion à 3 points, la fibre de carbone présente une limite d’élasticité supérieure de 20 % à celle de l’aluminium et huit fois supérieure à celle des filaments ABS. La fibre de carbone a apparemment une résistance à la flexion de 540MPA, 16 fois plus rigide et cinq fois plus résistante que les filaments de nylon comme l’Onyx.

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La plupart des boutiques d’impression 3D en ligne vendent 2KG de PETG Carbon Fiber pour environ 170$. Certes, il s’agit d’un matériau d’impression 3D haut de gamme, mais vous devrez débourser une somme importante pour obtenir ce filament de haute qualité. Il résiste à la dégradation chimique et à la corrosion et est incroyablement léger.

En outre, son incroyable résistance lui permet d’avoir une stabilité dimensionnelle supérieure, ce qui réduit les risques de rétrécissement et de collision. Toutes les qualités mentionnées ci-dessus en font un filament idéal pour les industries automobile et aérospatiale.

Vous pouvez également utiliser la fibre de carbone pour d’autres filaments 3D, tels que le nylon, le PETG et le polycarbonate. Le matériau qui résulte de cette combinaison est un filament 3D dont les fibres courtes sont enrobées de carbone. Cela permet d’augmenter la résistance à l’abrasion et la dureté. En outre, par rapport aux modèles imprimés avec des filaments 3D ordinaires, les pièces en filaments à base de fibres de carbone peuvent être beaucoup plus rigides et plus légères.

Les filaments de fibre de carbone étant très durs, vous aurez besoin d’une buse à pointe en rubis ou en acier inoxydable lors de l’impression. Les buses en bronze standard ne suffiront pas et s’useront plus vite que vous ne le pensez. Une fois encore, veillez à imprimer à faible vitesse avec la fibre de carbone si vous voulez obtenir un bon résultat final. L’impression à de telles vitesses permet d’obtenir des qualités d’impression plus constantes et réduit le risque de complications liées à l’encrassement.

Conclusion

Les études, les indices de résistance et les résultats des tests présentés dans cet article montrent que les filaments de polycarbonate sont les filaments 3D les plus résistants. Non seulement ils sont idéaux pour les applications de haute performance, mais ils ont également un excellent rapport poids/résistance.

Les meilleures alternatives au polycarbonate sont les filaments d’ABS, de nylon et de fibre de carbone car, comme le PC, ils présentent également des niveaux de résistance très élevés.

Cela dit, tous les filaments de cette liste sont des filaments 3D de haute qualité qui vous permettront de produire des pièces imprimées en 3D parmi les plus résistantes. L’impression 3D a beaucoup évolué, tout comme les pièces et accessoires nécessaires à une expérience globale agréable et réussie. Nous espérons que vous savez maintenant où se trouve la force.

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