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Les consommables

Les consommables désignent les divers matériaux servant à nourrir l'imprimante 3D. Le plus souvent, il s'agit de plastique, mais l'inventivité a gagné du terrain et de nouveaux matériaux sont rapidement apparus. Ce chapitre détaille plus précisément les matériaux les plus courants à l'heure actuelle.


Les filaments plastiques les plus utilisés sont L'ABS et la PLA. Ils sont vendus le plus fréquemment sous forme de rouleaux de 0,75kg, 1Kg, 2,5kg, 5kg entre autres, et sont disponibles en de nombreux coloris, avec des diamètres de 1,75mm ou 3mm.

ABS

L'ABS (Acrylonitrile butadiene styrene) fond en moyenne à partir de 230°C. Cette donnée est variable et dépend du diamètre du filament ainsi que de la conformation de la buse comportant la thermistance et la résistance chauffante. Il est recommandé d'utiliser un plateau chauffant pour imprimer des pièces en ABS.

C'est un polymère thermoplastique rigide et léger, avec une bonne résistance aux chocs. Il rentre souvent dans la composition de structures légères thermoformées ou injectées comme certaines carrosseries de voiture. Il est fréquemment utilisé pour la fabrication des appareils électroménagers, les pare-chocs de voiture, les coques de cafetières, coques d'ordinateurs ainsi que les fameuses briques de construction LEGO ou la carrosserie de la Citroën Mehari.

L'ABS a un aspect brut, un rendu mat et peut être assez facilement retravaillé, limé ou poli. Il a comme inconvénients d'être fragile aux ultra-violets, il jaunit à la lumière, et de devenir cassant à très basse température. En fondant, l'ABS dégage des vapeurs assez irritantes.

PLA

Le PLA (Polylactic acid) fond en moyenne à partir de 180°C. De même que pour l'ABS, cette donnée est variable et dépend du diamètre du filament ainsi que de la conformation de la buse. C'est un polymère thermoplastique rigide, biodégradable à base d'amidon de maïs.

Il provient de la fermentation des sucres ou de l'amidon sous l'effet de bactéries. Il est utilisé pour les emballages alimentaires, les sacs plastiques des grands centres commerciaux dans le but de remplacer les sacs en polyéthylène non-biodégradables.

Le PLA a un aspect brillant, transparent et lisse (mais on peut le trouver dans différentes couleurs). Il est plus difficile à usiner et à retravailler que l'ABS. Le PLA est déconseillé pour la fabrication de pièces trop proches de l'extrudeur, compte tenu de son point de fusion plus bas que l'ABS.

Il se dégrade sous l'action de l'eau, de la chaleur et de certaines enzymes et reste globalement plus sensible à la température. Bien que biodégradable, il contient des additifs chimiques, mais il dégage beaucoup moins d'émanations toxiques que l'ABS et que la plupart des plastiques disponibles.

Autres plastiques

Outre l'ABS et le PLA, qui sont les deux plus courants, d'autres sortes de plastiques sont utilisés dans les imprimantes 3D. Ces matériaux sont proches ou dérivés de produits utilisés dans l'industrie classique.

  • ABS "conductif" : Il est fait d'ABS mélangé à des fibres de carbone pour en faire un conducteur électrique permanent.
  • HIPS (High Impact Polystyrene) : ses propriétés sont proches de l'ABS, mais son dissolvant est le limonène (acide naturellement présent dans les agrumes) plus écologique que l'acétone (utilisé pour l'ABS).
  • PVA (Polyvinyl alcohol (PVOH, PVA, or PVAL)) : polymère synthétique soluble dans l'eau, issu de l'acétate de Polyvinyle, il est biodégradable.
  • HDPE (High Density Polyethylène) : plastique peu cher, résistant, durable, imprimable à basse température, mais difficile à calibrer pour les débutants.
  • PET (Polytéréphtalate d'éthylène) : thermoplastique courant (bouteille et emballage) utilisé sur des projets visant à recycler les plastiques du quotidien.
  • PE (Polyethylène) : plastique peu cher très utilisé par l'industrie recyclable en filament, difficile à coller.
  • PP (Polypropylène) : plastique peu cher très utilisé par l'industrie, mais plus rare à trouver en consommable pour les imprimantes. Matière recyclable en filament.
  • PVC : Polychlorure de vinyle. Ses fumées dégagent de l'acide chlorhydrique et il contient souvent des plastifiants polluants comme le Phtalate.
  • TPE : élastomère thermoplastique, permet de faire des pièces souples.
  • Nylon (ou polyamide) : très utilisé dans l'industrie textile. Il est très résistant, avec une bonne finition. Attention, il est particulièrement polluant...
  • PC (Polycarbonate) : matière transparente très résistante au choc.

Matériaux composites

Certains matériaux ne pouvant pas être utilisés tels quels (bois, sable,...) en filament, des produits composites à base de PLA ont été développés.

  • LAYWOO-D3, PLA chargé en copeaux de bois
  • LAYbrick : filament composite contenant du sable brut et utilisé pour la confection de formes et de modèles pour l'industrie et l'architecture. Mais ce matériau reste très fragile...

Autres matériaux et expérimentations diverses

D'autres projets de machines à ajout de matière dérivé de la RepRap permettent de produire des objets ou sculptures en argile, céramique, béton, colle, chocolat, pâte à gâteaux, sucre ...

Fournisseurs

La principale source d'approvisionnement de consommables est disponible sur internet via les sites des constructeurs d'imprimante, et certains distributeurs de matériaux et composants électroniques.

Les distributeurs de matériel électronique vendent aussi des bobines de PLA ou d'ABS adaptées depuis qu'ils vendent des kits de montage et des imprimantes. Certains de ces revendeurs ont des boutiques et peuvent donc distribuer des bobines directement.

Vous pourrez trouver sur cette page du Wiki de la RepRap, une liste de fournisseurs de machines et de consommables : http://reprap.org/wiki/Printing_Material_Suppliers.

La qualité et le comportement de la matière varient d'un fournisseur à un autre, mais aussi entre deux bobines de même provenance. Il peut y avoir des variations aussi entre deux fils de même origine, mais de couleur différente, il est donc indispensable de tester un nouveau fil voir de réétalonner sa machine pour être sûr des résultats.

Stockage

La plupart des fils sont livrés sur des bobines qui peuvent permettre l'alimentation directement de l'imprimante et sont emballés dans des sachets antistatiques étanches. Le PLA et surtout l'ABS sont sensibles aux UV et à l'humidité, il convient de les conserver au maximum dans leur sachet d'origine si possible fermé pour éviter que le fil devienne cassant et inutilisable.

Si la RepRap n'est pas utilisée pour une longue durée, il vaut mieux retirer la bobine de la machine et la conserver à l'abri de la lumière et au sec. Le fil peut avoir tendance à s'emmêler et faire des noeuds ce qui peut bloquer la machine pendant l'impression. Il faut donc régulièrement vérifier que le fil peut se dérouler correctement au cours de la production.

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