Le choix du matériau d’impression 3D

Publié le 24 juin 2013

Prototype de voiture électrique imprimé en 3D, tout en plastique. (Source : Stratasys-Objet)

Opter pour tel ou tel matériau d’impression suppose d’avoir en amont une vision claire du résultat souhaité : l’objet final sera-t-il un prototype ou un produit fini ? Quelles propriétés physiques et mécaniques devra-t-il avoir ? Quels seront ses usages ? En effet, les caractéristiques d’un matériau influenceront grandement le rendu et le post-traitement de la pièce imprimée, que ce soit au niveau de sa solidité, sa flexibilité, sa résistance, sa transparence, son niveau de détail, son état de surface ou encore ses finitions. Il faut donc commencer par établir quels critères devra remplir l’objet final, puis identifier les matériaux appropriés et les imprimantes 3D compatibles.

CARACTÉRISTIQUES D’UN MATÉRIAU

Pour connaître les qualités et les limites d’un matériau, il faut pouvoir interpréter les valeurs de ses différentes caractéristiques.

Les caractéristiques mécaniques

Elles concernent le comportement le plus visible du matériau : son degré de dureté et de flexibilité, ou encore son élasticité. La dureté d’un matériau peut être mesurée grâce à l’échelle Shore (voir page 67) ou en mégapascals.

Les caractéristiques thermiques

Elles indiquent notamment le degré de résistance du matériau à la chaleur et au froid, ainsi que son point de fusion. Ces informations sont souvent complétées par une mesure de ses déformations.

Les caractéristiques électriques

Elles fournissent des informations sur le comportement du matériau lors du passage d’un courant électrique : facteur de dissipation, résistivité, permittivité et rigidité diélectrique.

Les caractéristiques environnementales

Elles permettent d’estimer l’impact du matériau sur l’environnement. Certains constructeurs effectuent en effet des tests sur leurs composants afin de mesurer leur réaction au passage d’éléments polluants comme des gaz, des carburants ou des liquides de transmission.

Attention, matériaux dangereux !

L’un des grands défis de l’accès à la fabrication digitale pour tous est la question de la sécurité. En effet, les matériaux utilisés peuvent être inflammables, fragiles, non adaptés aux normes sanitaires, voire néfastes pour la santé. Avant de se lancer dans un projet d’impression, d’autant plus si celui-ci est commercial, il convient donc de prendre le temps de se renseigner sur les normes spécifiques qui encadrent l’objet à réaliser. Pour les appareils électriques et les jouets, par exemple, il faut se conformer à la directive européenne RoHS (Restriction of the Use of certain Hazardous Substances), qui certifie que la pièce est exempte (ou en dessous des concentrations maximales autorisées) d’un certain nombre de substances dangereuses comme le plomb, le mercure, le cadmium, le chrome hexavalent, les PBB (polybromobiphényles) et les PBDE (polybromodiphényléthers).

QUEL MATÉRIAU POUR QUEL OBJET ?

Comme il n’est pas facile de s’y retrouver dans la jungle des matériaux et des techniques d’impression 3D, nous avons récapitulé dans le tableau ci-dessous les matériaux recommandés selon le type d’objet à imprimer. Attention, ces informations ne sont à prendre qu’à titre indicatif, comme une première piste d’exploration pour vos projets.

Objet à imprimer	Matériaux recommandés	Avantages
Figurine	Résine	Grande précision et finitions plus faciles qu’avec du polyamide ou de l’ABS
Vaisselle (tasse, assiette, bol, vase… )	Céramique	Conforme aux normes sanitaires, étanche et résistante à la chaleur
Maquette d’architecture	Matériau composite Z Corporation ou polyamide	Impression simultanée en plusieurs couleurs possible et grande finesse de détail
Jouet	ABS ou PLA	Couleurs vives, surface lisse et agréable au toucher
Matériel publicitaire (accessoires, porte-clés… )	Polyamide coloré	Meilleur marché que la résine, précis, et permettant des formes mobiles
Bijou	Argent, or ou bronze, en impression à cire perdue	Excellente qualité de détail
Pièce mécanique comportant des éléments mobiles (chaîne, boule, engrenage… )	Polyamide	Possibilité de réaliser des engrenages complexes et précis. Partie mobile impossible avec une impression en résine ou en métal
Écran, effet de transparence	Résine transparente	Seul matériau totalement transparent existant pour le moment