La qualité du filament est la variable la plus sous-estimée en impression 3D. Les opérateurs passent des heures à calibrer leurs imprimantes, à ajuster les réglages du trancheur et à améliorer leur matériel, puis ils chargent un filament bon marché qui mine tous ces efforts. Un mauvais filament cause des buses bouchées, une extrusion irrégulière, des impressions ratées et du temps gaspillé. Un bon filament imprime de façon fiable, donne des résultats constants et permet à votre imprimante d’offrir son plein rendement.
Après avoir fait tourner plus de 200 imprimantes simultanément dans notre usine de production de Laval, au Québec, 3DCentral a testé du filament provenant de dizaines de fabricants, à travers des milliers de bobines. Ce guide partage ce que nous avons appris pour repérer un filament de qualité avant qu’il ne cause des problèmes.
La régularité du diamètre : la spécification la plus importante
La régularité du diamètre du filament est l’indicateur le plus fiable de la qualité de fabrication. Votre extrudeur est calibré pour pousser un volume précis de matière en fonction d’un diamètre de filament connu (1,75 mm pour la plupart des imprimantes). Si le diamètre réel varie, le volume d’extrusion varie proportionnellement.
À quoi ressemble un bon filament
Les fabricants de filament haut de gamme maintiennent une tolérance de diamètre à plus ou moins 0,02 mm, voire plus serrée. Cela signifie que le filament varie entre 1,73 mm et 1,77 mm sur toute la bobine. À cette tolérance, la variation d’extrusion est inférieure à 2,3 %, ce qui est imperceptible dans l’impression finale.
À quoi ressemble un mauvais filament
Le filament bon marché annonce souvent une tolérance de plus ou moins 0,05 mm, et la variation réelle peut être pire que celle indiquée. À plus ou moins 0,05 mm, le filament va de 1,70 mm à 1,80 mm. Ça crée une variation de volume de près de 12 % entre les sections les plus minces et les plus épaisses. Vous verrez cette variation sous forme de sous-extrusion intermittente (sections minces) et de surextrusion (sections épaisses) au sein d’une même impression.
Comment tester
Utilisez un pied à coulisse numérique pour mesurer le diamètre du filament à 10 ou 15 points le long des premiers mètres d’une bobine neuve. Notez chaque mesure. Si l’écart dépasse 0,04 mm, la bobine est en deçà des normes de qualité de production. Des lectures constantes égales ou très proches de 1,75 mm à tous les points de mesure indiquent une bobine bien fabriquée.
Le problème de l’ovalité
Le filament bon marché peut afficher un diamètre moyen acceptable, mais une rondeur médiocre (ovalité). La section transversale est légèrement ovale plutôt que parfaitement circulaire. L’ovalité fait que le filament est saisi de façon inégale par l’engrenage de l’extrudeur et qu’il s’alimente de manière irrégulière. Le pied à coulisse peut détecter l’ovalité en mesurant chaque point selon deux orientations perpendiculaires. Si les deux lectures diffèrent de plus de 0,03 mm, le filament présente une ovalité importante.
Emballage et contrôle de l’humidité
La façon dont un fabricant emballe son filament révèle le sérieux qu’il accorde à la qualité. L’humidité est l’ennemie d’une impression constante, et l’emballage constitue la première ligne de défense.
L’emballage sous vide
Un filament de qualité arrive dans un sac hermétique scellé sous vide avec un sachet de dessiccant à l’intérieur. Le sac devrait être visiblement bien tendu contre la bobine, sans poches d’air. Quand vous perforez le sac, vous devriez entendre un léger sifflement d’air qui s’y engouffre. Si le sac est lâche, gonflé ou dépourvu de dessiccant, l’humidité a peut-être déjà infiltré le filament.
Présence et type de dessiccant
Les fabricants haut de gamme utilisent des sachets de gel de silice correctement dimensionnés pour le volume contenu. Le sachet devrait être placé à l’intérieur du sac, en contact avec le filament. Un gel de silice indicateur (qui change de couleur lorsqu’il est saturé) est le signe d’un fabricant soucieux de l’assurance qualité. Un minuscule sachet symbolique dans un grand sac est un signal d’alarme qui trahit un effort minimal.
La qualité de la bobine
La bobine elle-même a son importance. Un filament bien enroulé repose en rangées nettes et régulières, sans nœuds, croisements ni sections lâches. Les parois de la bobine devraient comporter des fenêtres de mesure ou être assez transparentes pour inspecter l’enroulement. Les bobines en carton sont plus légères et plus écologiques, mais offrent moins de protection que les bobines en plastique. Certains fabricants haut de gamme ajoutent une attache ou une fente pour fixer le bout du filament et l’empêcher de se libérer d’un coup et de s’emmêler.
Les signes d’un dommage causé par l’humidité
Un filament endommagé par l’humidité est l’une des causes les plus fréquentes de problèmes de qualité d’impression inexpliqués. Le PLA absorbe l’humidité lentement, le PETG l’absorbe modérément et le nylon l’absorbe rapidement. Même un filament qui arrive sec absorbera l’humidité ambiante au fil des jours ou des semaines d’exposition.
Les indices sonores
Le signe le plus évident d’un filament humide, ce sont les bruits de claquement ou de craquement pendant l’impression. Ces sons proviennent de l’humidité emprisonnée dans le filament qui se vaporise en traversant la buse chaude. La vapeur crée de petites bulles dans le plastique extrudé.
Les indices visuels
Un filament humide produit des impressions aux surfaces rugueuses et piquées, avec un excès de filaments parasites et des bulles ou des vides visibles dans les lignes déposées. L’impression peut sembler embrumée ou mate alors qu’elle devrait être lustrée (pour des matières comme le PLA soie) ou présenter une texture de surface irrégulière.
La solution
Séchez le filament dans un séchoir à filament dédié ou dans un déshydrateur alimentaire réglé à la température appropriée (45 degrés Celsius pour le PLA, 65 degrés Celsius pour le PETG, 80 degrés Celsius pour le nylon). Les temps de séchage varient de 4 à 8 heures selon la matière et la gravité de l’absorption d’humidité. Après le séchage, rangez le filament dans des contenants hermétiques avec du dessiccant frais. Les sacs scellables sous vide avec valve unidirectionnelle sont idéaux pour l’entreposage à long terme.
Régularité de la couleur et qualité du pigment
La couleur a une énorme importance pour la production d’objets de collection. Un lot de gnomes ou de canards dont la couleur varie de façon perceptible au sein d’une même série de production a l’air peu professionnel et engendre l’insatisfaction de la clientèle.
La régularité au sein d’une même bobine
Le filament bon marché peut afficher une variation de couleur au sein d’une seule bobine. Le début de la bobine peut être d’une teinte légèrement différente de la fin. Ça se produit lorsque le fabricant ne mélange pas le pigment de manière uniforme dans les granules de plastique avant l’extrusion. Imprimez deux petits objets identiques à partir de différentes sections de la bobine et comparez-les côte à côte.
La régularité d’une bobine à l’autre
La régularité de la couleur d’une bobine à l’autre est encore plus difficile à maintenir. Les fabricants haut de gamme appliquent un contrôle de qualité strict sur la couleur, souvent au moyen de spectrophotomètres pour vérifier que chaque lot correspond à une norme de référence. Les fabricants bon marché se fient à une évaluation visuelle ou à un contrôle de qualité minimal, ce qui entraîne des différences de teinte perceptibles d’un lot à l’autre.
L’effet du pigment sur l’impression
Une charge de pigment plus élevée modifie le comportement du filament. Les couleurs fortement pigmentées (surtout le noir, le bleu foncé et le vert foncé) peuvent exiger des réglages de température et de débit légèrement différents de ceux des couleurs faiblement pigmentées (blanc, naturel, pastel). C’est parce que les particules de pigment influent sur les caractéristiques d’écoulement à l’état fondu du plastique de base. Les fabricants qui en tiennent compte ajustent leur formulation couleur par couleur, tandis que les fabricants bon marché utilisent une seule formule de base à laquelle ils ajoutent une quantité variable de pigment.
Plage de température et imprimabilité
Un filament de qualité imprime bien sur une plage de température raisonnable. Si vous devez ajuster une température exacte à 2 degrés Celsius près pour obtenir des résultats acceptables, le filament est probablement irrégulier.
À quoi ressemble une bonne plage de température
Le PLA devrait imprimer de façon acceptable de 190 à 220 degrés Celsius, avec des résultats optimaux dans une fenêtre de 10 degrés à l’intérieur de cette plage. Le PETG devrait imprimer de façon acceptable de 225 à 250 degrés Celsius, avec une fenêtre optimale semblable. Un filament qui ne fonctionne qu’à une seule température exacte vous donne du fil à retordre à cause d’une irrégularité de diamètre, d’une teneur en humidité ou d’une composition inconstante.
La régularité sur toute la bobine
Lancez une longue impression (de plusieurs heures) et observez la qualité de surface du début à la fin. Un filament régulier produit une qualité uniforme du début à la fin. Un filament irrégulier produit une qualité qui fluctue visiblement à mesure que différentes sections de la bobine, dont le diamètre ou la teneur en humidité varient, passent dans l’extrudeur.
Les normes d’un filament de qualité production
Chez 3DCentral, le choix du filament a un impact direct sur la qualité de chaque figurine et de chaque objet de collection que nous produisons. Nos exigences comprennent une tolérance de diamètre de plus ou moins 0,02 mm vérifiée par mesure laser en ligne, un emballage scellé sous vide avec dessiccant indicateur, des normes de couleur documentées avec vérification spectrophotométrique, et un indice de fluidité à l’état fondu constant d’une couleur à l’autre au sein d’une même gamme de produits.
Notre future gamme de filament fabriqué au Québec est mise au point sur notre propre ferme de production de 200 imprimantes, ce qui veut dire que chaque bobine doit satisfaire aux normes exigées pour une production d’objets de collection à l’échelle commerciale. On utilise ce qu’on fabrique : la garantie de qualité ultime. Suivez l’évolution de notre développement de filament sur le blogue de 3DCentral.
Pour les exploitants de fermes d’impression qui souhaitent produire et vendre des objets de collection d’une qualité commerciale, le choix du filament est aussi important que la calibration de l’imprimante et la conception des modèles. Notre Licence commerciale, qui couvre les modèles originaux de 3DCentral, donne accès à des modèles éprouvés; marier ces modèles à un filament de qualité, c’est la recette pour un rendement constant et vendable.
Foire aux questions
Q : Un filament cher est-il toujours meilleur qu’un filament bon marché? R : Pas toujours, mais il y a une forte corrélation. Les filaments les plus chers (au-dessus de 30 à 35 $ CA le kilogramme pour le PLA) sont presque universellement excellents. Les filaments de milieu de gamme (20 à 30 $ CA le kilogramme) varient considérablement d’une marque à l’autre : certains rivalisent avec la qualité haut de gamme et d’autres laissent à désirer. Les filaments bon marché (sous 18 $ CA le kilogramme) sont irréguliers au mieux. La différence de prix entre un filament haut de gamme et un filament bon marché est généralement de 10 à 15 $ par bobine, mais une seule impression ratée à cause d’un mauvais filament gaspille plus de matière et de temps que cette différence de prix.
Q : Combien de temps puis-je entreposer du filament avant qu’il ne se dégrade? R : Dans un sac scellé sous vide avec dessiccant, à un endroit frais et sec, le filament PLA demeure utilisable pendant 2 à 3 ans, voire plus. Le PETG et le nylon sont plus sensibles à l’humidité et devraient être utilisés dans les 1 à 2 ans suivant l’achat pour de meilleurs résultats. Une fois ouvert, le filament devrait être rangé dans des contenants hermétiques avec du dessiccant frais et utilisé dans les quelques mois qui suivent, selon le taux d’humidité de votre région. Le filament ne « périme » pas au sens traditionnel, mais l’absorption d’humidité dégrade la qualité d’impression avec le temps.
Q : Puis-je mélanger des marques et des couleurs de filament au sein d’une même impression? R : Vous pouvez changer de filament entre les impressions sans problème, mais mélanger des marques au sein d’une même impression multicolore peut causer des soucis. Différentes marques peuvent avoir des diamètres, des températures de fusion et des taux de retrait légèrement différents. Si votre montage multicolore exige des changements de filament en cours d’impression (comme avec un système AMS ou MMU), utilisez la même marque pour toutes les couleurs afin d’assurer un comportement constant. Pour les impressions monochromes, changer de marque d’un travail à l’autre est tout à fait correct, à condition de vérifier les réglages avec une petite impression test la première fois que vous utilisez un nouveau filament.
