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Bien que FDM soit considéré comme la technologie d’impression 3D la plus conviviale, il n’assure pas toujours une expérience facile et sans tracas. Par exemple, certains matériaux filamenteux sont particulièrement difficiles à traiter. Cependant, la plupart du temps, ces filaments présentent également certaines des meilleures propriétés physiques et chimiques.
Le filament en polypropylène (PP) en est un exemple. Étant l’un des plastiques les plus courants, vous avez presque certainement des objets en PP qui traînent dans la maison ou au travail. Comment le PP se présente-t-il comme filament d’impression 3D? Comment est-il le mieux utilisé et quelles sont les meilleures marques de filament PP?
Qu’est-ce que le polypropylène (PP)?
Le polypropylène (PP) est un polymère thermoplastique avec un squelette constitué de liaisons carbone-carbone basiques. Il est considéré comme le deuxième plastique de base le plus utilisé (juste après le polyéthylène) en raison de sa résistance chimique élevée, de sa résistance à la chaleur et de sa robustesse globale. À la fin de 2019, les estimations mondiales placent le marché des produits en PP à environ 126 milliards de dollars.
L’histoire du PP remonte à 1951 à partir des travaux de deux chimistes de Philips Petroleum, J. Paul Hogan et Robert Banks. Le processus initial a été affiné quelques années plus tard par Karl Rehn, un scientifique allemand, pour créer une version en polymère isotactique cristallin de plastique. Cette version améliorée est devenue la base de la production de masse de PP, pour finalement gagner en popularité et en application au cours des prochaines décennies.
La production de PP peut être effectuée à partir de la forme gazeuse du propène ou d’une suspension de propène liquide. Dans les deux cas, la présence d’un catalyseur approprié est un élément essentiel pour faire avancer le processus de polymérisation.
Plusieurs types de PP peuvent également être fabriqués en introduisant des additifs, tels que l’éthylène. Le PP avec un additif d’éthylène est considéré comme un type de copolymère, et les variations du niveau d’éthylène peuvent influencer des propriétés telles que la dureté, la malléabilité et la résistance à la chaleur du produit final.
Avantages et inconvénients du filament PP
En tant que filament d’impression 3D, le PP n’est pas exactement un choix très populaire. Cela n’augure rien de bon si vous envisagez d’imprimer avec un filament PP. C’est un matériau assez complexe mais les efforts portent leurs fruits avec des propriétés supérieures sur le produit fini.
AVANTAGES
Résistant à la chaleur
Comme le Nylon et l’ABS, le PP imprime à des températures assez élevées. Cela signifie que les impressions réalisées avec un filament PP conviennent aux applications à haute température telles que le contact alimentaire ou l’exposition en extérieur. Le PP est également sans danger pour la stérilisation à la vapeur.
Résistant aux produits chimiques
Le PP est un matériau chimiquement stable et sans danger pour les aliments en raison de sa structure chimique principalement à base de carbone et de ses liaisons saturées. Si vous avez des contenants rigides en plastique autour de la maison, il y a de fortes chances qu’ils soient en PP. Bien que les produits fabriqués à partir de l’impression FDM ne conviennent pas entièrement au stockage à long terme des aliments, ils peuvent tout de même être utilisés avec un contact alimentaire limité.
Solide et résistant aux chocs
Le PP est un matériau robuste qui résiste à la rupture et aux contraintes répétées. Combinée à sa résistance chimique, cette résistance mécanique a fait du PP un matériau de choix dans plusieurs industries pour les tuyaux, les feuilles et les grands réservoirs de stockage de produits chimiques. Les produits imprimés en filament PP font d’excellentes pièces fonctionnelles et prototypes. Si vous avez besoin d’une pièce de rechange pour les articles ménagers courants, le PP serait un excellent choix pour vous assurer qu’il durera lors d’une utilisation répétée.
LES INCONVÉNIENTS
Sujet à se déformer
Comme les autres filaments ABS à haute température et le nylon, le PP est très sujet à la déformation. Cela est dû à la chute de température importante et rapide que subit le filament PP dès sa sortie de la buse. Le PP est particulièrement problématique en raison de sa structure semi-cristalline, contrairement aux plastiques amorphes comme l’ABS. Cela signifie que PP ne suit pas le comportement de déformation habituel, et vous allez devoir faire tout ce qui est en votre pouvoir pour gérer la déformation du filament PP.
La contraction importante due au refroidissement entraîne l’accumulation de contraintes thermiques, notamment sur les coins de la couche de base. Bien que le gauchissement soit un problème assez courant dans l’impression 3D, PP prend le gauchissement à un tout autre niveau.
Mauvaise adhérence au lit
Le polypropylène a une énergie de surface notoirement faible, ce qui rend difficile l’obtention d’une bonne adhérence au lit. Heureusement, le filament PP adhère bien à lui-même, donc l’adhésion couche à couche n’est pas autant un problème. Pour réussir à imprimer du PP, vous devrez peut-être utiliser une enceinte de lit et utiliser des aides d’adhérence de lit appropriées et stables à la chaleur.
Applications du filament PP
1. Contact alimentaire
La stabilité chimique du PP en fait un excellent matériau pour les projets destinés à entrer en contact avec les aliments. Cela comprend les ustensiles, les bols de service et les ustensiles de cuisine. N’oubliez pas que les impressions FDM auront toujours des imperfections de surface pouvant abriter la croissance bactérienne. Si vous faites des projets pour le contact alimentaire, assurez-vous de les polir le plus doucement possible. Même dans ce cas, nous ne recommanderons pas les projets imprimés FDM pour le stockage à long terme des aliments.
2. Outils médicaux
Le PP est suffisamment stable à la chaleur pour résister à la stérilisation à la vapeur, ce qui le rend approprié pour les outils à utiliser dans le domaine médical. Un bon exemple opportun serait les accessoires pour écrans faciaux et masques qui peuvent être jetés dans un autoclave avant d’être réutilisés. La robustesse du PP signifie également que ces outils peuvent être réutilisés pour plusieurs cycles sans perdre l’intégrité structurelle.
3. Pièces fonctionnelles et prototypes
Le PP est suffisamment solide et résistant aux chocs pour être largement utilisé en milieu industriel. Les pièces imprimées en 3D en EPI peuvent également résister à des contraintes répétées et aux impacts d’une utilisation fréquente. Si vous avez besoin de charnières, crochets ou supports de rechange autour de la maison, le PP est un très bon choix de matériau. Pour les professionnels qui ont besoin de proposer des prototypes, le PP devrait également être l’un de vos matériaux de prédilection pour créer des prototypes qui non seulement ont fière allure mais sont également robustes et fonctionnels.
4. Articles d’extérieur
L’exposition à la chaleur et au rayonnement UV sont les deux principaux problèmes rencontrés lorsque les pièces imprimées en 3D sont exposées à l’extérieur. Heureusement, le PP résiste aux deux. Si vous devez créer des panneaux ou d’autres objets décoratifs à afficher à l’extérieur, vous pouvez choisir des matériaux moins bons que le PP.
Comment travailler avec un filament PP
Avant de travailler avec PP, nous devons vous donner un avertissement juste: il peut s’agir de l’un des matériaux les plus difficiles et frustrants avec lesquels vous avez travaillé. Il y a beaucoup de bonnes raisons pour lesquelles le PP est un matériau filamentaire très impopulaire, avec le PE. Cela ne veut pas dire que c’est impossible, mais cela va demander beaucoup de bonne planification et de nombreux échecs.
Même si vous maîtrisez l’impression avec l’ABS, passer à un autre filament à haute température nécessitera encore beaucoup de réglages de vos paramètres d’imprimante. Souvent, cela devient une question d’essais et d’erreurs jusqu’à ce que vous obteniez des résultats dont vous êtes satisfait.
Nos recommandations ici devraient être un bon point de départ, mais nous ne pouvons pas promettre le succès, car chaque imprimante 3D et marque de filament présentera un ensemble unique de défis.
Pour commencer, la température d’impression du filament PP doit se situer entre 210 et 230 ° C. Commencer à la plage inférieure de températures d’impression pour les trois premières couches devrait aider à arrêter les problèmes d’adhérence du lit. Cependant, nous recommandons d’atteindre des températures d’impression plus élevées pour les couches suivantes afin d’améliorer l’adhérence couche par couche. Atteindre le maximum de 230 ° C est idéal tant qu’aucun problème de cordage n’est rencontré.
Un lit chauffant est absolument nécessaire lors de l’impression avec un filament PP. Une plage de 85 à 100 ° C pour la température du lit est généralement recommandée, mais nous avons également entendu des utilisateurs régler leur lit à des températures pouvant atteindre 150 ° C. Bien que des températures plus élevées puissent aider à réduire la contrainte thermique sur la couche de base de l’impression, vous devez faire attention à ne pas atteindre un point où l’adhésif que vous avez appliqué sur le lit commence à se décomposer.
L’adhérence au lit est assez difficile en ce qui concerne le filament PP, car il n’y a vraiment pas le meilleur choix. Le bâton de colle et la laque habituels ne sont tout simplement pas assez collants. Au lieu de cela, la plupart des utilisateurs appliquent une couche de ruban d’emballage sur la plaque de construction chauffée. Le problème avec cette approche est que le ruban d’emballage peut commencer à se décomposer à des températures proches de 100 ° C, vous devrez donc être très prudent dans la gestion de la température de votre lit.
À l’inverse, vous pouvez utiliser le concept de matériaux similaires qui adhèrent incroyablement bien les uns aux autres et acheter une plaque de construction en polypropylène spécialement conçue. Cette plaque de construction personnalisée peut être apposée sur votre plate-forme de construction comme un lit de verre. N’oubliez pas de suivre votre processus de mise à niveau standard une fois qu’il a été installé.
Si vous rencontrez toujours des problèmes d’adhérence au lit malgré ces solutions d’adhérence au lit, une autre solution consiste à imprimer avec un radeau. Un radeau est essentiellement une couche de base sacrificielle qui se trouvera en dessous de votre couche de base réelle. Cela servira à fournir une surface à laquelle votre impression adhérera et devrait éviter tout problème de déformation. Cependant, le retrait d’un radeau peut être difficile et la finition de la couche inférieure de votre impression en souffrira presque certainement.
Une autre exigence pour l’impression avec PP est une enceinte de lit. Cela aidera à maintenir une température élevée dans votre plate-forme de construction, ralentissant le processus de refroidissement pour aider à améliorer l’adhérence du lit et l’adhésion de la couche. Si vous utilisez un boîtier de lit de bricolage, assurez-vous que les composants électriques de votre imprimante sont également conçus pour des températures élevées.
L’impression à grande vitesse est généralement recommandée pour les filaments PP. Cela permet de réduire les effets de la déformation due au refroidissement rapide et améliore l’adhérence couche à couche. Une plage de 35 à 60 mm / s devrait suffire. Commencez à la plage inférieure pour les trois premières couches pour établir les couches de base, puis augmentez progressivement la vitesse d’impression jusqu’à ce que vous atteigniez le maximum ou jusqu’à ce que vous commenciez à voir des problèmes de chaîne.
Comme vous vous en doutez, aucun refroidissement n’est recommandé pour le PP.
Si vous avez pris toutes les mesures pour que votre couche de base adhère à la plate-forme de création, vous devez également vous attendre à ce que la suppression de l’impression finie soit problématique. Le filament PP a tendance à «fusionner» facilement avec le lit d’impression, en particulier lorsqu’il est imprimé à des températures élevées. Nous constatons que la meilleure façon d’éviter ce problème est d’imprimer avec un radeau, puis de lisser la couche inférieure plus tard par ponçage.
Meilleures marques de filament PP
Une autre conséquence du fait que le filament PP n’est pas très populaire dans la communauté de l’impression 3D est le fait que peu de marques de filaments le vendent. Si vous en trouvez un en stock, il serait probablement assez cher en raison de sa rareté. Cela implique que l’impression avec un filament PP est une sorte d’engagement important, alors assurez-vous d’être à la hauteur avant de cliquer sur ce bouton Acheter.
1. Filament en polypropylène Gizmo Dorks
Pour notre meilleure recommandation, nous devions opter pour la marque Gizmo Dorks, fiable et populaire. Leur filament PP blanc est livré dans une bobine de 1 kilogramme avec un 1,75 mm. diamètre. Nous aimons la façon dont Gizmo Dorks produit des filaments de haute qualité avec des diamètres cohérents, car nous ne voudrions certainement pas rencontrer des problèmes plus inutiles lors de l’impression avec PP.
Bien que le produit soit bon, cela ne signifie pas qu’il sera facile d’imprimer avec. Ce n’est pas la faute du fabricant de filaments – le PP n’est qu’un filament incroyablement difficile à manipuler. Pour ce que ça vaut, la qualité, la couleur et la taille des filaments sont suffisamment de bons points dans notre livre.
2. Filament PP de qualité supérieure CREOZONE
Un autre choix assez populaire est ce filament PP premium de CREOZONE. Qu’est-ce qui rend ce filament «premium»? Nous ne sommes pas sûrs non plus, mais il est assez cher. Comme pour le filament Gizmo Dorks, nous apprécions la consistance du filament en termes de taille et de couleur. CREOZONE promet également que leurs filaments sont exempts de bulles. Bien que ce soient tous des normes de qualité de base, elles sont sûrement les bienvenues dans un matériau de filament comme le PP.
3. Filament ultra-léger Pegasus PP
Pegasus prend une voie différente avec son filament PP en le concevant comme «ultra-léger». Cela signifie que son filament PP est 20% plus léger que le filament PP moyen, un exploit qu’ils ont réalisé en utilisant la nanotechnologie. Cela devrait se traduire par un projet d’impression 3D terminé avec une densité similaire.
Théoriquement, avoir moins de matière extrudée devrait réduire les problèmes de retrait inhérents au PP. Reste à voir dans quelle mesure la théorie se traduit en pratique. À plus de 100 $, pour une bobine de 1 kilogramme de filament, cependant, nous avons du mal à imaginer les amateurs d’impression 3D qui n’ont pas essayé d’imprimer avec du PP avant d’acheter ce produit. Si vous êtes un peu plus confiant dans vos compétences de lutte PP, alors ce filament peut valoir le coup.
Le tour d’horizon
Matériel | Filament en polypropylène (PP) |
Propriétés | Résistant à la chaleur, chimiquement stable, résistant aux chocs, sujet à la déformation et au rétrécissement, mauvaise adhérence de la couche |
Applications | Outils médicaux, pièces fonctionnelles et prototypes, outils pour le contact alimentaire, panneaux et décors extérieurs |
Température d’impression | 210 à 230 ° C; commencer à des valeurs faibles pour les trois premières couches et augmenter progressivement jusqu’à la valeur maximale |
Température du lit | 85 à 100 ° C |
Adhésion au lit | Ruban d’emballage, plate-forme de construction PP ou HDPE ou impression avec un radeau |
Vitesse d’impression forte | 35 à 60 mm / s; commencer à des valeurs faibles pour les trois premières couches et augmenter progressivement jusqu’à la valeur maximale |
Refroidissement | Aucun refroidissement tout au long du processus d’impression; à la place, une enceinte de lit est recommandée |
Malgré le fait que le PP soit un plastique, c’est un matériau rarement utilisé pour l’impression 3D. Outre une tendance exceptionnellement élevée à rétrécir, sa structure semi-cristalline signifie également qu’elle se déforme avec un comportement différent de l’ABS ou du Nylon. Même si vous avez déjà travaillé avec d’autres filaments à haute température, le PP peut s’avérer être une poignée.
Si vous prévoyez de travailler avec du filament PP pour la première fois, alors notre meilleur conseil est de planifier en conséquence et d’être patient. Ayez des alternatives en cas de problème, et il serait sage de revenir aux principes fondamentaux de l’impression 3D pour trouver une solution.
Si vous parvenez à maîtriser l’impression avec PP, vous pouvez ajouter l’un des meilleurs plastiques à votre répertoire. Sans exception, le PP est l’un des meilleurs plastiques de qualité industrielle et s’avérera certainement utile dans plusieurs applications.