Quel est le filament 3D le plus solide ?

Quel est le filament 3D le plus solide ?

La plupart des gens avaient l’habitude de penser que les modèles et les pièces imprimés en 3D étaient cassants et faibles. Cependant, beaucoup de choses ont changé depuis en termes de durabilité. Aujourd’hui, vous pouvez utiliser des filaments d’impression 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 pièce imprimé(e) en 3D. Dans les scénarios de support de charge critiques, vous voudrez utiliser des filaments pour imprimante 3D capables de résister à la déformation.

En connaissant la résistance de votre filament, vous pourrez prendre de meilleures décisions lorsqu’il s’agira de choisir les meilleurs matériaux pour les pièces de votre modèle et la conception globale que vous devriez adopter.

Cet article passe brièvement en revue certains des filaments pour imprimante 3D les plus résistants disponibles sur le marché et souligne pourquoi ils sont considérés comme les plus résistants. Vous allez également apprendre quelques astuces sur la façon d’utiliser les filaments pour réaliser des modèles imprimés en 3D solides et durables.

Toutefois, avant de commencer, comprenons un peu mieux la notion de résistance dans ce contexte.

Que signifie la force ?

De nombreux éléments contribuent à déterminer la résistance d’un filament d’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 aux chocs du composant.

Cependant, il est essentiel de garder à l’esprit que le matériau que vous utilisez ne déterminera 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 de tous. En effet, les filaments de polycarbonate ont des structures mécaniques uniques qui ont été spécifiquement testées pour leur résilience et leur résistance. Par conséquent, le polycarbonate est un composant largement utilisé dans le domaine de l’ingénierie.

Les types de force

  • Résistance à la traction

Elle indique le degré de 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 présentent certaines des meilleures valeurs de résistance à la traction.

  • Résistance à l’impact

Elle mesure la capacité du filament à supporter un impact sans se fracturer ou se casser. Plus la résistance au choc 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 chimique

La résistance chimique entre en jeu lorsqu’il s’agit d’environnements difficiles et de composants chimiques. Les filaments de PEEK, de polycarbonate et de nylon présentent une grande résistance chimique et sont idéaux pour une utilisation dans des environnements chimiques difficiles.

Les filaments pour imprimante 3D les plus résistants

Alors maintenant que vous connaissez quelques-uns des points forts que nous allons aborder, voici la liste des filaments 3D les plus solides 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. C’est un filament 3D solide qui possède des qualités de légèreté et de transparence. Les GizmoDorks sont parmi les meilleurs du marché.

Polycarbonate Filaments

DISPONIBLE SUR AMAZON

Une étude récente a montré que les filaments de polycarbonate ont une résistance à la traction de plus de 5200 PSI, ce qui contribue à en faire 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 de plastique ordinaires, ce qui explique pourquoi ils sont également résistants aux hautes températures. 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 des impressions fines en polycarbonate à température ambiante sans craindre les fissures et les courbures. Les filaments de polycarbonate ont une capacité de charge 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 Butadiene Styrene) font partie des premiers thermoplastiques d’impression 3D. Cependant, c’est toujours 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.

ABS Filaments

PRIX SUR AMAZON | MATTERHACKERS

Une étude récente a montré que les composants en ABS ont une résistance à la traction de plus de 4500 PSI, ce qui donne aux filaments en ABS des notes de résistance à la traction inférieures à celles des filaments en polycarbonate. Cependant, certains optent encore pour l’ABS au lieu des polycarbonates en raison de son accessibilité et de sa relative facilité d’impression 3D.

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

Vous pouvez également utiliser l’acétone pour post-traiter votre modèle imprimé en 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 à haute température, les filaments ABS ont tendance à se déformer assez facilement. Ainsi, bien que vous puissiez utiliser ce type de filaments sur de nombreuses imprimantes 3D bon marché, il est préférable d’imprimer dans un boîtier d’imprimante 3D.

3. Filaments de nylon

Nylon-Natural-for-web

Les filaments en nylon sont reconnus pour leur faible coefficient de friction et leur résistance mécanique exceptionnelle. Le nylon est couramment utilisé dans l’impression 3D SLS. De nombreuses unités d’impression 3D FDM en nylon peuvent supporter ces filaments.

Les filaments en nylon ont une résistance à l’impact d’environ 75 kJ/m2, ce qui est supérieur aux filaments PETG, ABS et PLA et fait du nylon l’un des meilleurs matériaux pour les applications d’impression 3D à fort impact. En outre, son faible coefficient de friction et sa résistance élevée aux chocs en font un matériau idéal pour les pièces de machine, les engrenages, les charnières et les gabarits.

MatterHackers Nylon Composites

PRIX SUR MATTERHACKERS

Le problème des filaments en nylon est qu’ils ont tendance à se déformer facilement et sont hygroscopiques par nature, ce qui correspond aux mêmes problèmes que les filaments en polycarbonate. Donc, si vous voulez imprimer des impressions 3D en nylon sans aucune complication, vous devrez créer dans un environnement d’impression finement contrôlé et bien géré.

Les filaments en nylon ont une incroyable résistance à la traction d’environ 7000 PSI, ce qui est bien plus que ce que vous obtiendrez avec d’autres filaments. Il est très résistant 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 des moyens d’améliorer ce matériau en 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 PEEK

Les filaments PEEK sont l’un des matériaux les plus fiables dans le domaine de l’impression 3D. Le PEEK, qui signifie Polyether Ether Ketone, 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 pendant sa fabrication. Ce processus lui confère une grande résistance à la dégradation chimique, biologique et organique dans presque tous les types d’environnements, avec des températures de fonctionnement d’environ 250 degrés Celsius.

PEEK Filaments

DISPONIBLE SUR AMAZON

Parce que les filaments PEEK facilitent les processus de stérilisation et aident à diminuer les niveaux d’absorption d’humidité, les industries du domaine médical les utilisent de plus en plus pour tous leurs besoins d’impression 3D. Les filaments Poly Ether Ketone 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 le rend idéal pour les applications médicales. Sa résistance aux hautes températures et ses propriétés de légèreté le rendent utile sur le marché de l’aérospatiale.

Ce thermoplastique haute température nécessite un environnement d’impression spécifique afin de produire de bonnes impressions. Il est à la fois difficilement accessible et beaucoup plus cher que les autres thermoplastiques. Par conséquent, il est généralement réservé à d’énormes applications industrielles. Cependant, si vous disposez de la bonne configuration et d’une imprimante 3D appropriée, comme la Creatbot F160, vous pouvez obtenir d’excellents résultats avec ce type de filament à la maison.

5.   TPU (Polyuréthane thermoplastique) Filaments

Même si les filaments de TPU sont généralement des filaments flexibles, ils font preuve d’une grande solidité en matière de résistance aux produits chimiques et à l’abrasion, de résistance aux chocs et de résistance à l’usure et aux déchirures. Ils sont également très durables et possèdent de grandes qualités d’absorption des chocs.

La flexibilité d’un filament de polyuréthane thermoplastique dépend des matériaux qui y sont mélangés. Cela varie généralement d’un fabricant à l’autre, qui peut offrir soit une grande élasticité, soit une grande rigidité.

TPU (Thermoplastic Polyurethane) Filaments

DISPONIBLE SUR AMAZON

La plupart des filaments de TPU peuvent gérer 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 chimique en font un matériau parfait 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 que vous pouvez les utiliser 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. N’oubliez pas non plus que si vous définissez des valeurs de remplissage plus élevées pour les composants TPU, vous obtiendrez des pièces 3D plus rigides, et vice versa.

6. Filaments de fibre de carbone

Les filaments de fibre de carbone sont de fins filaments dotés d’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 solides, parfaits pour l’industrie automobile et autres secteurs similaires.

Le rapport résistance/poids du filament de fibre de carbone pourrait bien 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 20 % supérieure 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 forte que les filaments de nylon comme Onyx.

DISPONIBLE SUR MATTERHACKERS

Amazon vend 2KG de fibre de carbone PETG pour environ 170 $. Bon, oui, c’est un matériau d’impression 3D incroyablement haut de gamme, mais vous devrez débourser de gros montants pour obtenir ce filament de haute qualité. Il est résistant 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 collisions. Toutes les qualités mentionnées ci-dessus contribuent à en faire un filament idéal pour les industries automobile et aérospatiale.

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

Les filaments de fibre de carbone étant très durs, vous aurez besoin d’une buse à pointe en rubis ou en acier inoxydable pour l’impression. Les buses standard en bronze ne suffiront pas et s’useront plus vite que vous ne pouvez cligner des yeux. Et encore une fois, assurez-vous d’imprimer à des vitesses lentes avec la fibre de carbone si vous voulez un bon résultat final. L’impression à ces vitesses permet d’obtenir des qualités d’impression plus constantes et réduit le risque de complications liées à l’obstruction.

Conclusion

Les études, les indices de résistance et les résultats des tests présentés dans cet article montrent que les filaments de polycarbonate sont les plus résistants de tous les filaments 3D. 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 en ABS, en nylon et en 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 solides. L’impression 3D a parcouru un long chemin, tout comme les pièces et accessoires nécessaires à une expérience globale agréable et réussie. Nous espérons donc que vous savez maintenant où se trouve la force.

Leave a Reply