Guide des 4 types courants de filament pour alimenter correctement votre imprimante

Il existe aujourd’hui un nombre apparemment incalculable de types et de variantes de matériaux d’impression 3D FDM, comparé à il y a seulement quelques années, lorsque l’ABS était pratiquement la seule option. Un guide unique les couvrant tous serait extrêmement exhaustif, non seulement à lire, mais aussi à compiler et à rédiger. 

Nous nous concentrerons donc sur les 4 matériaux les plus couramment utilisés aujourd’hui : PLA, ABS, PETG et TPU. 

Ce guide vise à vous aider, vous qui êtes passionné d’impression 3D, à mieux comprendre ces matériaux : leur composition et leurs propriétés, ainsi que les paramètres d’impression et applications courants. 

Ce guide présente une vue d’ensemble du matériau, de ses utilisations dans et hors de l’impression 3D, de ses propriétés physiques, des paramètres d’impression recommandés et, enfin, des avantages et inconvénients de chaque matériau. 

L’objectif final est de vous permettre de tirer le meilleur parti de l’impression 3D en éliminant les incertitudes concernant le choix des matériaux, leur impression et le moment de les utiliser. 

Avertissements

Ce guide n’est en aucun cas exhaustif, même pour ces 4 types de matériaux. Comme il n’existe aucune norme industrielle définissant la composition ou les additifs d’un matériau donné, les variations de leurs propriétés (même chez un même fabricant) sont courantes. C’est pourquoi les propriétés des matériaux et les paramètres d’impression sont généralisés : vos résultats peuvent varier.

Et, pour finir avant de commencer, quelques mots sur les matériaux « aptes au contact alimentaire ». Selon l’opinion personnelle de l’auteur (qui recommande la plus grande prudence), AUCUN matériau d’impression 3D FDM ne devrait être considéré comme « apte au contact alimentaire ». 

Même si les éléments chimiques de base de certains matériaux FDM peuvent être « approuvés par la FDA », aucune réglementation gouvernementale de sécurité ne garantit que ces matériaux et leurs additifs, ou que l’équipement d’impression 3D utilisé, contiennent des ingrédients propres au contact alimentaire ou sont adaptés à cet usage.  

De plus, en raison des propriétés de l’impression 3D FDM, les impressions 3D comportent de nombreux espaces, interstices et trous. Des particules et résidus alimentaires peuvent ainsi rester piégés dans ces objets, qui sont très difficiles, voire impossibles, à nettoyer correctement. Avec le temps, des bactéries, des virus et des moisissures peuvent se développer. Tout cela peut entraîner un aller-retour rapide aux toilettes (au mieux) ou à l’hôpital (au pire). 

Maintenant que c’est réglé, commençons. 

Introduction au filament JGMAKER : https://www.jgmaker3d.com/collections/filament 

PLA – acide polylactique 

Présentation

Le PLA est actuellement le filament d’impression 3D le plus populaire. Cela s’explique en grande partie par son faible coût de fabrication, puisqu’il est principalement produit à partir de ressources organiques telles que le maïs et la canne à sucre. Il offre la plus vaste gamme de couleurs et d’additifs parmi tous les types de filaments FDM. C’est également l’un des filaments les plus faciles à utiliser : il permet d’obtenir d’excellents résultats à des températures relativement basses, souvent sans plateau chauffant ni enceinte.

PLA JGMaker disponible : 

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Utilisations en dehors de l’impression 3D

Le PLA n’a trouvé que des utilisations limitées en dehors de l’impression 3D. Il peut être dégradé en acide lactique et utilisé dans des implants médicaux qui se dissolvent progressivement. Il peut également être utilisé comme matériau d’emballage jetable. 

Utilisations dans l’impression 3D

Le PLA est excellent pour la fabrication de maquettes et les pièces mécaniques faiblement sollicitées. Sa faible température de transition vitreuse, sa mauvaise résistance aux intempéries ainsi que sa fragilité l’empêchent d’être largement utilisé dans des environnements chauds, humides ou soumis à de fortes contraintes. Cependant, il est très utilisé pour les sculptures en « moulage à PLA perdu », dans lesquelles un moule de l’impression 3D est coulé, puis le PLA est fondu et retiré, un peu comme dans le « moulage à cire perdue ». 

Propriétés

Facilité d’impression : facile

Résistance : moyenne

Densité : 1,24 g/cm³

Flexibilité : faible

Fragilité : élevée

Durabilité : moyenne

Abrasivité : faible – selon les additifs

Déformations : minimes – peut se décoller du plateau et se recourber sur les porte-à-faux
Retrait : 0,2-0,25 %

Filage : faible – selon les additifs et le refroidissement

Température de transition vitreuse : 55-60 °C

Résistance aux intempéries : mauvaise. Sensible aux UV, à la chaleur et à l’humidité.

Fumées : minimes, selon les additifs.

Solvants : acétate d’éthyle, carbonate de propylène

Biodégradable : oui, dans des conditions optimales

Hygroscopique : modéré

Compatible avec le contact alimentaire : Généralement non 

Paramètres d’impression

Température de la buse : 180-230 °C

Température du plateau : désactivée-50 °C

Ventilateur de refroidissement : 50-100 %

Enceinte : aucune

Surface d’impression : ruban bleu, PEI, verre, bâton de colle, etc.

Vitesse d’impression : 30-90 mm/s recommandé

Extrudeur à entraînement direct : oui

Extrudeuse Bowden : Oui 

Variantes

Le PLA peut être enrichi d’un grand nombre d’additifs allant au-delà des simples couleurs. Quelques exemples : phosphorescent, bois, métal, carbone, etc. D’autres additifs peuvent augmenter la résistance, la flexibilité et la durabilité du PLA. Toutes ces variantes peuvent avoir un effet sur la température d’impression et du plateau, la vitesse, les fumées, les propriétés hygroscopiques et biodégradables, etc. 

Stockage

Il possède une longue durée de conservation lorsqu’il est correctement stocké et, bien qu’il soit seulement modérément hygroscopique, il est recommandé de le conserver dans un endroit frais et sec, à l’abri de la lumière directe du soleil. 

Avantages

Le PLA est l’un des filaments d’impression 3D les plus faciles à utiliser et les moins chers du marché actuel. Sa large gamme de couleurs et d’additifs, ainsi que sa facilité d’impression, le rendent extrêmement polyvalent et agréable à utiliser. 

Inconvénients

En raison de sa fragilité, de sa faible température de transition vitreuse et de sa mauvaise résistance aux intempéries, le PLA n’est pas considéré comme un bon choix pour les applications extérieures, humides ou soumises à de fortes contraintes.

 

 ABS – Acrylonitrile Butadiène Styrène 

Présentation

L’ABS a été l’un des premiers matériaux utilisés pour l’impression 3D industrielle et personnelle, ce qui en a fait le plastique le plus populaire de l’époque. Cependant, avec l’introduction de matériaux supplémentaires, sa popularité a diminué. L’ABS est composé d’acrylonitrile, de butadiène et de styrène (ou ABS), qui sont tous des hydrocarbures produits à partir de combustibles fossiles. En raison de sa forte tendance à se déformer, de la nécessité d’utiliser un plateau et une enceinte chauffés, de son odeur piquante et de son retrait important, c’est un matériau d’impression 3D assez difficile à utiliser.  

Utilisations en dehors de l’impression 3D

L’ABS est largement utilisé dans l’industrie comme plastique moulé par injection très courant. Sa température de transition vitreuse élevée, sa résistance aux intempéries, sa durabilité et sa flexibilité modérée lui confèrent une très large gamme d’applications, notamment les pièces automobiles, les appareils de cuisine, les LEGO ainsi que les dispositifs médicaux.  

Utilisations dans l’impression 3D

L’ABS est excellent pour les modèles, les pièces de rechange et les applications extérieures, grâce à sa résistance aux UV et aux intempéries supérieure à la moyenne, ainsi qu’à sa résistance et sa durabilité supérieures à la moyenne, avec une flexibilité modérée. Il se prête bien au ponçage, au collage et à la peinture, ce qui étend ses applications et son utilité. 

Propriétés

Facilité d’impression : moyenne

Résistance : moyenne

Densité : 1,01 g/cm³

Flexibilité : moyenne

Fragilité : Faible

Durabilité : Élevée

Abrasivité : faible – selon les additifs

Déformations : modérées – se décolle facilement du plateau, se recourbe et se sépare au niveau des couches pendant l’impression
Retrait : 0,8 % - 8 %

Filage : faible – selon les additifs et le refroidissement

Point de transition vitreuse : ~105 °C

Résistance aux intempéries : modérée – résistant aux UV, à la chaleur et à l’humidité

Fumées : modérées – fumées âcres et potentiellement nocives

Solvants : esters, cétones (acétone), chloroforme et dichlorure d’éthylène

Biodégradable : Non

Hygroscopique : modéré

Compatible avec le contact alimentaire : Non 

Paramètres d’impression

Température de la buse : 210-250 °C

Température du plateau : 50-100 °C

Ventilateur de refroidissement : 0 %

Caisson : recommandé – pour réguler la température et prévenir les déformations

Surface d’adhérence : ruban Kapton, bouillie d’ABS

Vitesse d’impression : 40–60 mm/s recommandé

Extrudeur à entraînement direct : oui

Extrudeuse Bowden : Oui 

Variantes

L’ABS peut être enrichi de nombreux additifs, au-delà des simples colorants. Parmi les exemples figurent les variantes à changement de couleur, fluorescentes, phosphorescentes, avec polycarbonate, etc. D’autres additifs peuvent accroître la résistance, la flexibilité et la durabilité de l’ABS. Toutes ces variantes peuvent modifier la température d’impression et du plateau, la vitesse, les fumées, les propriétés hygroscopiques et biodégradables, etc. 

Stockage

Il se conserve longtemps s’il est stocké correctement et, bien qu’il soit modérément hygroscopique, il est recommandé de le conserver dans un endroit frais et sec, à l’abri de la lumière directe du soleil. 

Avantages

L’ABS est l’un des matériaux les plus durables disponibles pour l’impression 3D, ce qui lui confère un large éventail d’applications, des modèles aux pièces fonctionnelles, en intérieur comme en extérieur. 

Inconvénients

Avec une déformation et un retrait modérés, ainsi que la nécessité d’utiliser un plateau chauffant et un caisson recommandé, l’ABS est un matériau plus difficile à imprimer. Associé à son odeur âcre et potentiellement dangereuse, il peut ne pas être le meilleur choix selon vos besoins.

 PETG – Polyéthylène téréphtalate glycolisé 

Présentation

Le PETG est du PET auquel on a ajouté du glycol. Il est souvent considéré comme une meilleure alternative à l’ABS, car il est plus facile à imprimer et produit moins de fumées. Comme l’ABS, il est plus durable et plus flexible que le PLA, mais ne nécessite pas de caisson pour contrôler la température et se déforme moins que l’ABS. Il nécessite toutefois un plateau chauffant pour une bonne adhérence, généralement à une température moins élevée que celle requise pour l’ABS. 

Utilisations en dehors de l’impression 3D

Le PET (sans glycol) est le plastique couramment utilisé sur le lieu de travail et sert largement à fabriquer des bouteilles d’eau, des fibres textiles et des récipients alimentaires, tandis que le PETG (avec glycol) est peu courant en dehors de l’impression 3D, car le glycol y a été ajouté spécifiquement pour le rendre plus transparent, moins cassant et plus facile à imprimer. 

Utilisations dans l’impression 3D

Le PETG est excellent pour les modèles, les pièces de rechange et certaines applications extérieures, bien qu’il ne soit pas considéré comme résistant aux UV. Cependant, il résiste mieux aux intempéries que le PLA et offre une résistance et une durabilité supérieures à la moyenne, avec une flexibilité modérée. 

Propriétés

Facilité d’impression : facile

Résistance : moyenne

Densité : 1,23 g/cm³

Flexibilité : moyenne

Fragilité : Faible

Durabilité : Élevée

Abrasivité : faible – selon les additifs

Déformations : Faibles – déformation et recourbement minimes pendant l’impression
Retrait : ~0,8 %

Formation de fils : Modérée

Point de transition vitreuse : ~80 °C

Résistance aux intempéries : Modérée – résistant à la chaleur et à l’humidité

Émanations : Minimales – selon les additifs

Solvants : dichlorométhane, toluène, cyclohexanone et méthyléthylcétone

Biodégradable : Non

Hygroscopie : Élevée

Compatible avec le contact alimentaire : Généralement non 

Paramètres d’impression

Température de la buse : 220–250 °C

Température du plateau : 50–75 °C

Ventilateur de refroidissement : 0 % – 30 %

Enceinte : non

Surface d’impression : Bâton de colle sur verre, ruban de masquage

Vitesse d’impression : 40–60 mm/s recommandé

Extrudeur à entraînement direct : oui

Extrudeuse Bowden : Oui 

Variantes

Le PETT (polyéthylène cotriméthylène téréphtalate) est une variante courante du PETG. Il est légèrement plus rigide que le PETG et presque transparent. 

Stockage

Il se conserve longtemps s’il est stocké correctement, mais il est très hygroscopique. Il est recommandé de le conserver dans un endroit frais et sec, dans un contenant hermétique avec un agent dessiccant, à l’abri de la lumière directe du soleil. 

Avantages

Le PETG est connu pour sa surface lisse et brillante ainsi que pour sa bonne adhérence au plateau. Il est généralement presque inodore lors de l’impression, selon les additifs. Son faible taux de retrait en fait l’un des meilleurs matériaux pour les impressions fonctionnelles exigeant des tolérances strictes. 

Inconvénients

Le pontage insuffisant est un problème courant avec le PETG ; davantage de supports sont donc nécessaires qu’avec les autres types de filaments FDM. La formation de fils est également un problème fréquent. Ces problèmes peuvent être gérés en ajustant correctement la rétraction, le ventilateur de refroidissement et l’essuyage de la buse avant les déplacements.

TPU – Polyuréthane thermoplastique 

Présentation

Le TPU est le matériau flexible d’impression FDM le plus courant. Bien qu’il puisse résister aux contraintes physiques auxquelles le PLA, l’ABS et le PETG ne résisteraient pas, il est également souple et flexible, offrant des propriétés que ces autres matériaux ne possèdent pas. Selon les additifs, le TPU peut être extrêmement flexible (et plus difficile à imprimer) ou plus rigide (et plus facile à imprimer), tout en conservant sa durabilité. 

Utilisations en dehors de l’impression 3D

Le TPU et les TPE (élastomères thermoplastiques) sont largement utilisés dans l’industrie pour les pièces automobiles, les appareils électroménagers et les fournitures médicales. Leur grande durabilité, leur flexibilité et leur résistance aux intempéries leur confèrent un très large éventail d’utilisations. 

Utilisations dans l’impression 3D

Le TPU est excellent pour les pièces imprimées soumises à de nombreuses contraintes : usure, flexion, pliage, étirement, résistance aux intempéries, etc. Cela peut inclure des pièces de drones, des coques de téléphone, des pièces de jouets (comme des roues) et des objets portables tels que des bracelets, voire des chaussures. 

Propriétés

Imprimabilité : Difficile

Résistance : Élevée

Densité : ~1,2 g/cm³

Flexibilité : Élevée

Fragilité : Faible

Durabilité : Élevée

Abrasivité : Faible

Déformations : Faibles – déformation et recourbement minimes pendant l’impression
Retrait : ~0,6–1,0 %

Formation de fils : Modérée

Point de transition vitreuse : ~-53 – -27 °C (car il est flexible !)

Résistance aux intempéries : Élevée – très résistant à la chaleur et à l’humidité

Émanations : Faibles – selon les additifs

Solvants : diméthylformamide, diméthylsulfoxyde, N-méthylpyrrolidine et tétrahydrofurane

Biodégradable : Non

Hygroscopie : Faible

Compatible avec le contact alimentaire : Non  

Paramètres d’impression

Température de la buse : 210–230 °C

Température du plateau : Désactivée – 60 °C (souvent inutile, selon la surface du plateau)

Ventilateur de refroidissement : 0 % - 50 %

Enceinte : non

Surface d’impression : PEI, ruban de masquage

Vitesse d’impression : 20-40 mm/s recommandée

Extrudeur à entraînement direct : oui

Extrudeur Bowden : non recommandé 

Variantes

Le TPC (copolyester thermoplastique) offre une meilleure résistance aux produits chimiques et aux UV, ainsi qu’une résistance à la chaleur jusqu’à 150 °C. 

Stockage

Il se conserve longtemps lorsqu’il est stocké correctement et n’est pas particulièrement hygroscopique. Il est recommandé de le conserver dans un endroit frais et sec, dans un contenant hermétique et à l’abri de la lumière directe du soleil. 

Avantages

Le TPU offre une excellente résistance aux chocs, est très durable, souple et flexible. Ces propriétés le rendent idéal pour les applications nécessitant de supporter de nombreuses sollicitations et une grande flexibilité, là où d’autres matériaux FDM échoueraient. 

Inconvénients

Le TPU est l’un des matériaux les plus difficiles à imprimer en raison de sa flexibilité. Sans un chemin de filament très bien contraint entre l’engrenage de l’extrudeur et la buse, il s’en échappe très souvent et provoque un bourrage. C’est pourquoi les extrudeurs de type Bowden ne sont pas recommandés, tandis que les extrudeurs à entraînement direct à double engrenage le sont. La vitesse d’impression doit également être réduite, car il est très difficile d’imprimer aux vitesses normales utilisées avec des filaments plus rigides.

Conclusion

Comme nous l’avons indiqué au début, il ne s’agissait que d’un guide général des 4 matériaux d’impression 3D FDM les plus courants utilisés aujourd’hui. Chacun d’eux présente d’innombrables variations selon la couleur, les additifs, les propriétés d’impression et du matériau, ainsi que les usages, qu’il serait difficile de toutes les couvrir, sans parler de les lire.

Les propriétés et les paramètres d’impression doivent servir de guide de départ pour votre imprimante et votre filament. Chaque imprimante est différente et chaque bobine de filament peut également être différente, même chez un même fabricant. Il est donc fortement recommandé d’effectuer quelques petites impressions de test avec chaque bobine afin de vérifier la température, le refroidissement, la vitesse et la rétraction, pour garantir la meilleure impression possible à chaque fois. 

Enfin, voici un tableau facile à consulter présentant toutes les propriétés et tous les paramètres d’impression des types de filament abordés dans cet article. 

Profitez-en. 

Propriété	PLA	ABS	PETG	TPU
Imprimabilité	Facile	Moyen	Facile	Difficile
Résistance	Moyen	Moyen	Moyen	Élevé
Densité	1.24 g/cm3	1.01 g/cm3	1.24 g/cm3	1.2 g/cm3
Flexibilité	Faible	Moyen	Moyen	Élevé
Fragilité	Élevé	Faible	Faible	Faible
Durabilité	Moyen	Élevé	Élevé	Élevé
Abrasivité	Faible	Faible	Faible	Faible
Déformations	Minimal	Modéré	Faible	Faible
Retrait	0.2 - 0.25%	08. - 8%	0.8%	0.6 – 1.0%
Formation de fils	Faible	Faible	Modéré	Modéré
Point de transition vitreuse	55-60c	105 °C	80 °C	< 27 °C (il est flexible !)
Résistance aux intempéries	Mauvais	Modéré	Modéré	Élevé
Émanations	Minimal	Modéré	Minimal	Faible
Solvants	acétate d’éthyle, carbonate de propylène	esters, cétones (acétone), chloroforme et dichlorure d’éthylène	dichlorométhane, toluène, cyclohexanone et méthyléthylcétone	diméthylformamide, diméthylsulfoxyde, N-méthylpyrrolidine et tétrahydrofurane
Biodégradable	Oui	Non	Non	Non
Hygroscopique	Modéré	Modéré	Élevé	Faible
Conservation des aliments	Non	Non	Non	Non

  

Paramètres d’impression	PLA	ABS	PETG	TPU
Température de la buse	180 - 230c	210 - 250c	220 - 250c	210 - 230c
Température du plateau	0 - 50c	50 - 100c	50 - 75c	Désactivé -  60 °C
Ventilateur de refroidissement	50 - 100%	0%	0 – 30%	0 – 50%
Enceinte	Aucun	Recommandé	Aucun	Aucun
Surface d’impression	Ruban bleu, PEI, verre, bâton de colle, etc.	Ruban Kapton, suspension d’ABS	Bâton de colle sur verre, ruban de masquage	PEI, ruban de masquage
Vitesse d’impression	30 - 90 mm/s	40 - 60 mm/s	40 - 60 mm/s	20 - 40 mm/s
Extrudeur à entraînement direct	Oui	Oui	Oui	Oui
Extrudeur Bowden	Oui	Oui	Oui	Non recommandé