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Choisir son filament PLA pour imprimante 3D

Le filament PLA pour imprimante 3D a révolutionné la fabrication de pièces et de produits en impression 3D. Le choix du filament est crucial pour obtenir des résultats de qualité. Le fil PLA est l’un des filaments les plus couramment utilisés en raison de ses nombreux avantages tels que sa facilité d’utilisation et son faible coût. Dans cet article, nous allons examiner de plus près le filament PLA et ses variantes, comment choisir le bon filament pour votre imprimante 3D, comment utiliser le PLA pour l’impression 3D, ainsi que les perspectives de ce matériau passionnant.

Qu’est-ce que le PLA pour imprimante 3D ?

Le filament PLA, ou acide polylactique, est un matériau thermoplastique biodégradable dérivé de ressources renouvelables telles que l’amidon de maïs, la canne à sucre ou les betteraves à sucre. Depuis son introduction sur le marché de l’impression 3D, il est devenu l’un des filaments les plus populaires en raison de sa facilité d’utilisation et de ses excellentes propriétés d’impression.

Le PLA est un polymère thermoplastique qui peut être moulé et façonné lorsqu’il est chauffé et se solidifie lorsqu’il refroidit. Il est couramment utilisé dans l’impression 3D en raison de sa capacité à être extrudé à des températures relativement basses, généralement entre 180 et 220 °C, ce qui le rend compatible avec la majorité des imprimantes 3D FFF (FDM).

Le filament PLA pour imprimante 3D présente de nombreux avantages par rapport à d’autres matériaux d’impression 3D. Il est facile à imprimer et ne nécessite pas de lit chauffant, ce qui facilite l’utilisation pour les débutants en réduisant le risque de warping (déformation de l’objet) et il n’émet pas d’odeur désagréable lors de l’impression. De plus, il produit des impressions 3D de haute qualité et de haute précision, il a une excellente stabilité dimensionnelle, un très faible retrait et peut être adapté au contact alimentaire, il est simple à poncer et peut se peindre. Le PLA est également un matériau respectueux de l’environnement, car il est biodégradable et peut être composté industriellement, ce qui le rend idéal pour les projets respectueux de l’environnement. Toutefois, en dehors des procédés de compostage industriel, les objets imprimés peuvent durer plusieurs décennies, même immergés, s’ils sont conservés dans des conditions qui lui sont favorables.

Le fil PLA a cependant certaines limites. Sa faible résistance à la chaleur et à la lumière UV en font un mauvais choix pour les applications extérieures et les pièces soumises à des températures élevées, il pourra commencer à se déformer autour de 50 °C. De plus, il est très rigide et plus cassant que certains autres filaments, ce qui peut entraîner des fissures et des ruptures dans les pièces imprimées soumises à des contraintes. Enfin, bien qu’il soit biodégradable, cela peut également être un inconvénient, car il peut se dégrader s’il est exposé à des conditions de chaleur et d’humidité prolongées, ce qui peut affecter la durée de vie des pièces imprimées.

Il existe des variantes incontournables de filaments PLA pour imprimante 3D qui ont été développées pour augmenter considérablement la solidité et repousser les limites énoncées ci-dessus au point de surpasser l’ABS dans certains cas. Par exemple, les filaments PLA 850 et PLA HR-870 proposés par le fabricant européen Sakata 3D, qui sont produits à partir de résines Ingeo 3D850 et 3D870 de chez NatureWorks LLC.

Emission gaz effet de serre PLA 1
Émissions de gaz à effet de serre (équivalent en kg de CO2 / kg de plastique produit)

Comment choisir le filament PLA pour son imprimante 3D ?

Il est vrai que le filament PLA est compatible avec la quasi-totalité des imprimantes 3D FFF, mais cela ne signifie pas que tous les filaments PLA se valent. Il existe plusieurs critères à prendre en compte pour choisir le filament PLA le plus adapté à son imprimante 3D et à son projet d’impression.

Tout d’abord, il est important de considérer la qualité du filament PLA pour imprimante 3D. Il est recommandé de choisir un filament de qualité supérieure pour obtenir des résultats d’impression 3D de haute qualité. Les filaments de qualité inférieure peuvent avoir des impuretés ou des variations de diamètre qui peuvent affecter la qualité et la précision de l’impression.

Un autre critère important à prendre en compte est le diamètre du filament. La plupart des imprimantes 3D grand public actuelles sont compatibles avec des filaments de 1,75 mm de diamètre, mais d’autres utilisent du filament de 2.85 mm. Il est important de vérifier la compatibilité avec l’imprimante 3D avant d’acheter du filament PLA.

La couleur est également un critère important à prendre en compte. Les filaments PLA pour imprimante 3D sont disponibles dans une large gamme de couleurs, y compris des couleurs vives, des couleurs pastel et des couleurs fluorescentes. Il est important de choisir la couleur qui convient le mieux à son projet d’impression 3D.

Enfin, il est recommandé de choisir des marques de filaments PLA de qualité supérieure. Les marques les plus populaires et les mieux établies ont généralement des normes de qualité élevées et offrent une gamme de couleurs, de propriétés d’impression 3D et de tolérances beaucoup plus constantes. Il est conseillé de lire les avis et les commentaires des autres utilisateurs avant d’acheter du filament PLA pour imprimante 3D afin de s’assurer que l’on achète un produit de qualité. 

Bien que le PLA soit compatible avec la majorité des imprimantes 3D à filament, il est important de prendre en compte plusieurs critères pour choisir le filament PLA le plus adapté à son projet d’impression 3D. La qualité du filament, le diamètre, la couleur, la marque et la fiabilité sont autant de facteurs à considérer pour obtenir des résultats d’impression 3D optimaux.

Des grandes marques européennes comme SAKATA 3D, extrudr, add:north, Prusament ou même française comme Capifil vous garantiront des résultats à la hauteur de vos attentes en toutes circonstances.

Les différents types de PLA

PLA Standard

Le PLA standard est le filament PLA pour imprimante 3D le plus couramment utilisé. Il est facile à imprimer, abordable et disponible dans une large gamme de couleurs. Il est décliné dans plusieurs aspects, le plus souvent les objets ont de légers reflets brillants ou satinés. Désormais, il existe aussi des filaments PLA en finition Mat, Silk (effet nacré) ou pailletés qui sont du plus bel effet pour vos projets décoratifs. Le PLA standard convient bien aux projets d’impression 3D qui n’exigent pas des propriétés mécaniques élevées.

Graph resistance temp 3D850 3D870 2
Résistance à la chaleur des filaments PLA standard, PLA 3D850 et PLA 3D870 comparé à un ABS

PLA 850

Le filament PLA 850 est un filament PLA haute performance, facile à imprimer, avec une température de cristallisation plus élevée que le PLA standard. Cela signifie qu’il permet une vitesse d’impression beaucoup plus rapide (150 %) et qu’il est moins sujet à la déformation. De plus, le PLA 3D850 peut être recuit dans un four pour augmenter sa résistance à la chaleur jusqu’à 85 °C et sa résistance aux chocs. Après recuisson, il est 10 % plus résistant qu’un filament ABS. Il convient parfaitement pour les pièces rigides nécessitant une bonne résistance mécanique et une grande stabilité dimensionnelle.

PLA HR-870

Le filament PLA HR-870 est un filament PLA pour imprimante 3D haute performance qui présente des propriétés similaires à celles du PLA 850. À la différence que Le PLA 3D870 est déjà 49 % plus résistant aux chocs qu’un ABS avant recuisson et peut être recuit dans un four ou au « bain-marie »  pour augmenter sa résistance aux chocs de 118 % après recuisson par rapport à un filament ABS. Sa résistance à la chaleur reste à 85 °C. Il convient parfaitement pour les pièces soumises à de fortes contraintes, nécessitant une haute résistance mécanique et une grande stabilité dimensionnelle, tout en conservant les mêmes avantages que le PLA 3D850.

Graph resistance chocs 3D850 3D870 2
Résistance à l’impact des filaments PLA standard, PLA 3D850 et PLA 3D870 comparé à un ABS

PLA Recyclé

Le filament PLA recyclé est une alternative plus économique, il est fabriqué à partir des bobines de filament qui ne répondent pas aux critères de qualité du fabricant. Par exemple, une bobine qui aurait un diamètre en dehors des tolérances fixées par le fabricant ou une fin de production pas assez longue pour produire une bobine complète sera découpé en granulés, qui deviennent à nouveau de la matière première. Cette matière est refondue pour produire du filament recyclé qui conserve les mêmes propriétés qu’à l’origine. La seule différence est qu’il n’y aura pas ou peu de choix de couleur, le plus souvent du gris foncé, ce qui n’est pas dérangeant pour des pièces techniques ou qui seront peintes.

PLA Fibre de Bois

Le filament PLA Fibre de bois est un mélange de PLA et de fibres de bois naturelles. Les fibres de bois sont mélangées au PLA pour donner au matériau fini une apparence similaire à celle du bois, ainsi qu’une sensation et une agréable odeur de bois lors de l’impression 3D.

Ce type de filament est apprécié pour son aspect esthétique et écologique. Il peut être utilisé pour l’impression de pièces décoratives et de divers objets. Il peut facilement être percé, poncé, peint et même verni. Un vernis spécial extérieur résistant aux UV permettra l’usage d’objets en extérieur comme pour réaliser par exemple des cabanes à oiseaux.

En termes de paramètres d’impression, la température recommandée pour l’extrudeuse est généralement comprise entre 170 °C et 230 °C, varier la température et la vitesse en cours d’impression permet d’obtenir de teintes et des effets de bois encore plus réalistes.

L’ajout de fibres de bois rend le filament PLA Bois plus cassant que le PLA standard, il est recommandé de l’utiliser avec un extrudeur de type Direct Drive afin de tirer sur le filament plutôt que pousser. Son utilisation avec un extrudeur déporté de type Bowden est tout à fait possible, il est préférable d’utiliser une buse d’un diamètre supérieur à 0,4 mm pour faciliter le passage du filament. En général, une buse de 0,5 ou 0,6 mm suffit amplement et permet de réduire les problèmes de bourrage ou de colmatage de la buse.

Comme la plupart des filaments contenant une charge, le PLA fibre de bois peut provoquer l’usure prématurée d’une buse en laiton standard, même si elle reste minime. Il est conseillé de prévoir une buse dédiée à son usage ou une buse renforcée.

Le filament PLA Fibre de bois est une option intéressante pour ceux qui cherchent à ajouter une touche naturelle et écologique à leurs impressions 3D. Il reste facile à utiliser tant que l’on prend en compte ses propriétés spécifiques et celles de l’imprimante 3D lors de l’impression.

PLA Fibre de carbone

Le filament PLA pour imprimante 3D renforcé à la fibre de carbone est un filament composite composé de fibres de carbone courtes mélangées à du PLA standard. Ce mélange permet d’obtenir un matériau plus résistant, extrêmement rigide et plus léger que le PLA standard, avec une excellente stabilité dimensionnelle, une meilleure résistance à la chaleur et une très bonne liaison entre les couches.

La présence de fibres de carbone améliore l’aspect visuel des pièces imprimées en donnant une texture mat, la liaison entre les couches devient presque invisible. Cependant, ce filament peut être un peu plus difficile à imprimer que le PLA standard en raison de la tendance des fibres de carbone à obstruer la buse d’impression. Les fibres de carbone sont également très abrasives, il est conseillé d’utiliser une buse renforcée en acier trempé ou rubis de minimum 0,5 mm voir 0,6 mm ou plus et de régler les paramètres d’impression en conséquence. L’ajout de fibres rend le filament plus cassant que le PLA standard, il est recommandé de l’utiliser avec un extrudeur de type Direct Drive afin de tirer sur le filament plutôt que pousser. Il est tout de même possible d’obtenir de bons résultats avec un extrudeur déporté et les réglages appropriés.

PLA Chargés métal et pierre

Le PLA chargé de métal ou de pierre est un filament qui contient des particules de métal ou de pierre, ce qui permet de donner un aspect et un poids similaire à celui du matériau utilisé. Il est donc possible de créer des objets avec un aspect métallique ou pierreux, tout en conservant les avantages de l’impression en PLA, tels que la facilité d’utilisation et la qualité d’impression.

Le filament PLA pour imprimante 3D chargé de métal peut contenir des particules de cuivre, de bronze, d’acier inoxydable ou d’aluminium qui donnent un aspect métallique aux objets imprimés. Le PLA chargé de poudre de pierre contient des particules de marbre, de granit, de basalte ou d’autres types de pierre. Il donne un aspect naturel et une texture unique aux objets imprimés.

Ces filaments peuvent être utilisés pour créer des bijoux, des sculptures, des statues et des pièces de décoration.

D’autre part, il faut faire attention aux spécifications de chaque filament. Certains peuvent nécessiter une buse plus grande pour éviter les obstructions et d’autres peuvent entraîner une usure plus rapide de la buse d’impression en raison de la présence de particules abrasives. Il est donc recommandé d’utiliser des buses renforcées en acier trempé pour éviter l’usure prématurée quand c’est nécessaire. Les températures d’impression peuvent également varier en fonction des matériaux de charge utilisés à cause de leur conductivité thermique.

PLA Conducteur

Le filament PLA pour imprimante 3D conducteur contient des particules conductrices, telles que le graphite ou le carbone, qui permettent à de faibles courants électriques de circuler à travers le matériau imprimé. Ce type de filament est utile pour la création de boitiers et blindages pour les projets électroniques sensibles aux interférences, de prototypes fonctionnels ou d’objets artistiques avec des propriétés conductrices ou encore de sculptures interactives.

La conductivité du filament PLA conducteur est limitée par rapport aux matériaux traditionnels tel que le cuivre. Ce qui peut limiter l’utilisation de certaines applications en raison de sa résistance au passage du courant électrique qui est plus importance dans le sens vertical que dans le sens horizontal de l’objet imprimé et varie selon sa taille.

De plus, comme la plupart des filaments contenant une charge, le PLA conducteur est plus cassant que le PLA standard avant impression, ce qui peut causer des problèmes si les paramètres d’impression ne sont pas ajustés correctement.

PLA Souple

Le PLA souple est un filament fabriqué à partir de mélanges de PLA et d’élastomères de la famille des TPE, conçu pour être plus facile à imprimer qu’un filament flexible traditionnel. Il permet d’imprimer des objets flexibles et élastiques. Contrairement au PLA standard, il est plus malléable et ne se casse pas facilement. Ce matériau est parfait pour les impressions 3D qui nécessitent de la flexibilité et de l’élasticité, comme des joints, des pièces mécaniques souples et des protections contre les chocs. Il est également possible d’imprimer des objets dotés d’une texture caoutchouteuse comme des semelles ou des pneus de modèles réduits grâce à ce matériau. Il adhère fortement au plateau de l’imprimante 3D, l’usage d’un agent séparateur comme de la colle en stick peut aider à retirer l’objet à la fin de l’impression. Il faut aussi savoir que sa flexibilité peut varier en fonction de la température de l’impression et du design de l’objet imprimé. Il est donc recommandé de tester différentes configurations pour obtenir les résultats souhaités. Enfin, l’impression en Bowden reste possible même s’il sera plus facile à imprimer avec un extrudeur Direct Drive.

PLA Compostable

Le filament PLA compostable est un type de filament biodégradable qui peut se décomposer entièrement en conditions de compostage à domicile. On le catégorise souvent par défaut dans la famille des filaments PLA pour imprimante 3D, mais ce n’en est pas réellement un à part entière. Ce matériau fabriqué à partir de matières majoritairement biosourcées est facile à imprimer, il a une bonne liaison entre les couches, est adapté au contact alimentaire et a une bonne rigidité et résistance aux chocs. Il est une alternative plus écologique aux plastiques conventionnels et peut être utilisé pour imprimer des objets plus respectueux de l’environnement. En outre, sa température d’extrusion est basse et il ne nécessite pas de plateau chauffant, il est plus économe en énergie et a un impact carbone réduit à l’utilisation. Par exemple, le filament HOMECOMPOST-3D fabriqué en France par Capifil s’imprime à 170 °C.

Comment utiliser le filament PLA pour imprimante 3D ?

Les bonnes pratiques à suivre pour l’utilisation du PLA

Calibrer l’imprimante : Il faut d’abord vous assurer que votre imprimante 3D est bien calibrée avant de commencer l’impression. Une mauvaise calibration peut entraîner des problèmes d’adhérence, d’aspect et de précision dimensionnelle.

Utiliser une température d’impression correcte : Les températures d’impression recommandées pour le PLA se situent généralement entre 190 °C et 220 °C, mais cela peut varier en fonction de la marque et du type de PLA pour imprimante 3D. Imprimer une tour de température pour chaque filament vous permet de connaitre la température idéale pour votre imprimante et permet de vous assurer d’utiliser la bonne température.

Régler le débit d’extrusion : Le débit d’extrusion ou multiplicateur d’extrusion se règle le plus souvent coté logiciel de tranchage (slicer), certaines imprimantes 3D permettent un réglage directement sur l’imprimante au cours de l’impression 3D. Le débit peut varier en fonction de la marque et du type de PLA pour imprimante 3D. Imprimer un cube de calibration vous permet de connaitre le débit adapté à chaque filament pour votre imprimante. Cela permet d’extruder la bonne quantité de matière afin d’éviter les problèmes de sur-extrusion ou de sous-extrusion. C’est un paramètre essentiel pour avoir un bon aspect de surface et des épaisseurs de parois précises.

Régler la rétraction : La longueur et la vitesse de rétraction, ou rétractation dans PrusaSlicer définit la longueur de filament qui est tirée en arrière par l’extrudeur et à quelle vitesse, puis la vitesse réinsertion. Ils sont liés au type d’extrudeur utilisé (DirectDrive ou Bowden) et au type de hotend. Il faut faire des tests pour trouver le paramètre qui corresponde au filament et à votre imprimante 3D. Un bon réglage de la rétraction permet d’éviter les fils ou cheveux d’anges lors de l’impression et améliore la reprise d’impression au début de chaque couche.

Régler le plateau d’impression : Il est important de s’assurer que le plateau d’impression est bien nivelé et qu’il est fixé correctement. Un plateau bien nivelé permet d’obtenir une première couche de qualité et une bonne adhérence.

Plateau d’impression chauffé : Le PLA pour imprimante 3D adhère bien à un plateau d’impression chauffé, mais il peut également être utilisé avec un plateau non chauffé. Si vous utilisez une plateforme chauffée, la température moyenne pour le PLA est d’environ 60 °C. Le plateau doit toujours être propre, nettoyé et dégraissé à froid pour éviter les problèmes d’adhérence.

Utilisation des supports : Si vous imprimez des objets avec des surplombs ou des ponts importants, utilisez des supports d’impression pour éviter l’affaissement du filament. Le PLA pour imprimante 3D est très permissif et tolère un surplomb important ou un long pont sans support à condition que votre imprimante 3D soit équipée d’un système de refroidissement efficace de la pièce imprimée.

Vitesse d’impression : Tous les filaments PLA pour imprimante 3D ne se valent pas en termes de vitesse d’impression. Le PLA est généralement imprimé à une vitesse de 40 à 80 mm/s pour obtenir de bons résultats, mais certains filaments peuvent être imprimés jusqu’à 120 mm/s sans souffrir de perte de qualité, à condition évidemment que l’imprimante utilisée en soit capable.

Refroidissement : Le PLA refroidit rapidement, ce qui est bénéfique pour la qualité de l’impression, mais cela peut également causer des problèmes si vous n’avez pas de système de refroidissement approprié. Un ventilateur dirigé sous la buse d’impression peut aider à refroidir le PLA pendant l’impression. Le réglage de la puissance du ventilateur dépend directement l’efficacité du système de refroidissement de l’imprimante, c’est un paramètre à ajuster au cas par cas.

Comme vous l’aurez compris, les paramètres d’impression du filament sont intimement liés à l’imprimante utilisée. Les réglages seront différents d’une imprimante à l’autre et peuvent même dans certains cas être légèrement différents entre deux imprimantes de même marque et même modèle.

Un des avantages des filaments de qualité supérieure est leur constance. Ce qui veut dire qu’une fois les paramètres d’impression connus, ils sont réutilisables pour chaque bobine de filament PLA pour imprimante 3D de même marque et même couleur, plus besoin de faire ces tests à chaque nouvelle bobine.

Les problèmes courants et comment les résoudre

Stockage : Le PLA doit être stocké dans un endroit sec, à l’abri de la lumière et à une température ambiante constante. L’exposition à un taux humidité relative (HR en %) excessif affecte les propriétés du filament et la qualité de vos impressions 3D. Il faudra sécher le filament avant usage jusqu’à atteindre un taux d’HR d’environ 15 % pour éviter de générer des problèmes lors de l’impression comme le stringing. Il existe des solutions pour ça, les boites de séchage ou séchoir à filament par exemple. Il est impératif de stocker le filament dans un emballage hermétique avec un sachet dessicant quand il n’est pas utilisé. Contrairement aux idées reçues, un filament PLA pour imprimante 3D de qualité stocké dans de bonnes conditions peut se conserver pendant plusieurs années.

Problème d’adhérence : Si votre impression ne colle pas bien à la plateforme d’impression, la première chose à faire est de vérifier si le plateau est bien propre et dégraissé. Il faudra utiliser le produit adapté à la matière de votre surface d’impression, l’alcool isopropylique est universel et donne les meilleurs résultats sur la majorité des surfaces d’impression, l’eau savonneuse est aussi assez efficace. L’acétone est à proscrire et peut même détruire certaines surfaces (PEI texturé, Ultrabase). S’il est déjà propre, vous pouvez essayer d’augmenter la température du plateau.

Déformation de l’objet – warping: Si l’objet imprimé se déforme pendant l’impression, cela peut être dû à des courants d’air, une température d’impression ou du plateau non adaptée ou un refroidissement insuffisant. Vérifiez la température d’impression, assurez-vous que les ventilateurs fonctionnent correctement et nettoyez correctement le plateau d’impression.

Obstruction de la buse : L’obstruction de la buse (une buse bouchée) est un problème courant dans l’impression 3D, et cela peut se produire lorsque des résidus de filament se solidifient à l’intérieur de la buse, empêchant ainsi le filament de sortir correctement. Pour résoudre ce problème, vous pouvez effectuer un nettoyage à chaud en chauffant la buse à une température supérieure à la température de fusion du PLA  (250 °C) et en laissant le filament fondre pour nettoyer la buse. Vous pouvez également utiliser une aiguille spéciale (type aiguille d’acuponcture) pour déboucher la buse en enlevant délicatement les résidus de filament qui se sont accumulés à l’intérieur, cette opération est à réaliser à chaud, attention aux risques de brulures.

La plupart du temps ce problème survient quand on passe d’un type de filament à un autre, comme de passer d’un filament ABS ou PETG à un filament PLA, sans avoir nettoyé ou purgé la buse au préalable. Une excellente méthode préventive existe, elle est très efficace et devrait être utilisée systématiquement. C’est la méthode du « cold pull » ou traction à froid, ici un exemple pour la Prusa Mini applicable à la quasi-totalité des imprimantes 3D FFF à condition d’éviter de dépasser les 250 °C sur les machines qui ne sont pas conçues pour supporter davantage.

En conclusion

Le filament PLA est un choix populaire et polyvalent pour l’impression 3D, offrant de nombreux avantages tels que sa facilité d’utilisation, sa disponibilité et son coût abordable. Le PLA est compatible avec la quasi-totalité des imprimantes 3D sur le marché, ce qui en fait un choix de filament pratique pour les utilisateurs débutants comme pour les professionnels.

Le choix du filament PLA pour imprimante 3D dépendra de plusieurs critères tels que la qualité, la couleur et la marque. Les différents types de filaments PLA, tels que les PLA 850 et HR-870, le PLA souple, le PLA fibres et le PLA compostable, offrent des propriétés uniques pour des applications spécifiques.

Les bonnes pratiques d’utilisation sont importantes pour obtenir des impressions de qualité.

En cas de problèmes lors de l’utilisation du filament PLA, il est possible de les résoudre facilement.

L’avenir du filament PLA pour imprimante 3D semble prometteur avec des développements continus dans sa formulation pour améliorer ses propriétés mécaniques et sa résistance à la chaleur. Les innovations technologiques offrent constamment de nouvelles possibilités d’utilisation et d’application pour le filament PLA.

Le filament PLA est un choix judicieux pour l’impression 3D, offrant une solution abordable, facile à utiliser et respectueuse de l’environnement. Avec une grande compatibilité avec les imprimantes 3D, des types et des marques disponibles, il est possible de trouver le filament PLA pour imprimante 3D qui convient le mieux à vos besoins spécifiques en matière d’impression 3D.

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