Le plastique PLA en impression 3D

Le PLA (acide polylactique) est l’un des plastiques les plus utilisés dans le secteur de la fabrication additive. Inventé en 1930 par le chimiste Wallace Carothers, à l’origine du nylon et du néoprène, le PLA peut être utilisé sous forme de filament ou de granulés pour les imprimantes 3D de bureau ou pour des solutions plus industrielles. Contrairement à de nombreux autres matériaux disponibles sur le marché, le PLA est un plastique à priori plus durable, car il ne provient pas de ressources pétrolières mais de ressources renouvelables. En raison de ses origines plus respectueuses de l’environnement, ce matériau est populaire depuis sa création dans le domaine de l’impression 3D, son utilisation s’étant étendue à une grande variété d’industries et d’applications. Dans ce guide, nous allons étudier les caractéristiques de ce plastique, sa facilité d’impression, quelques applications ainsi que les principaux fabricants du marché.

Production et caractéristiques du plastique PLA

Le plastique PLA provient de ressources organiques et renouvelables telles que l’amidon de maïs, les racines de tapioca ou la canne à sucre. La production de PLA est rendue possible par la fermentation de sources d’hydrates de carbone telles que celles-ci. Pour ce faire, le produit naturel est broyé pour séparer l’amidon du maïs, qui est ensuite mélangé avec des monomères acides ou lactiques. Avec ce mélange, l’amidon est transformé en dextrose (D-glucose) ou en sucre de maïs. Enfin, la fermentation du glucose produit de l’acide lactique, composant de base du PLA. Enfin, sachez que le PLA est un matériau qui, selon les conditions de température et d’humidité, peut être biodégradable.

Ce dernier aspect de la biodégradabilité a été au centre du débat ces dernières années, la durabilité du matériau et son impact sur l’environnement étant remis en question. En réalité, répondre à la question de la biodégradabilité du PLA n’est pas aussi simple qu’il n’y paraît. Bien que le plastique soit obtenu à partir de ressources renouvelables, sa capacité à être décomposé par des organismes vivants dépend de la décomposition dans certaines conditions aérobies. Le plastique PLA peut se dégrader rapidement lorsqu’il est soumis à des processus de compostage industriel. Dans le cas contraire, il peut mettre jusqu’à 80 ans pour se décomposer à l’air libre, devenant ainsi un polluant plastique de plus.

D’autre part, ce matériau est considéré comme un fluide pseudoplastique non newtonien. Cela signifie que sa viscosité (résistance à l’écoulement) varie en fonction de la contrainte à laquelle il est soumis. Il n’a donc pas une valeur de viscosité définie et constante, mais varie en fonction des conditions de fabrication. Plus précisément, le PLA est un matériau de coupe fin, ce qui signifie que sa viscosité diminue avec la contrainte appliquée. Pour en savoir plus sur ses propriétés, examinons sa facilité d’utilisation et son comportement lorsqu’il est utilisé comme matériau d’impression 3D.

Le filament PLA en impression 3D

Le PLA est l’un des matériaux les plus utilisés dans l’impression 3D FDM, en particulier pour ceux qui font leurs premiers pas dans l’industrie 3D, car il est très facile à imprimer. Il se présente généralement sous la forme de filaments, mais aussi de granulés (pellets en anglais). Bien que la source d’alimentation du matériau et le système de fusion changent en fonction de la forme du PLA (via un chargeur de filament ou une trémie pour les granulés), les caractéristiques du matériau et des pièces finales ne varient pas d’un type à l’autre. Toutefois, dans cet article, nous nous concentrerons davantage sur le PLA sous forme de filament, car c’est la forme la plus courante de ce thermoplastique.

Le PLA est considéré comme un polymère semi-cristallin et sa température de fusion se situe entre 170 et 180 °C, ce qui est relativement faible par rapport au filament ABS qui peut atteindre 260 °C. Cela évite d’utiliser un plateau chauffant ou une enceinte fermée. En même temps, il offre de bonnes performances en combinant une vitesse d’impression élevée avec des bords assez nets, à condition que le matériau soit correctement refroidi. De plus, les pièces qu’il imprime sont très peu déformables. Il convient de noter que le PLA a une viscosité plus élevée que les autres thermoplastiques standard, ce qui peut obstruer la buse d’impression si on ne fait pas attention.. Ces filaments ont une durée de conservation d’au moins un an s’ils sont stockés à une température comprise entre 15 et 25 °C. Si l’on compare le PLA à l’ABS, on constate qu’il n’a généralement pas la même résistance et la même flexibilité que l’ABS. Le PLA présentera toutefois une bonne stabilité géométrique et l’utilisateur ne sera pas confronté au phénomène de warping. On vous recommande d’utiliser le PLA pour les pièces qui ne présentent pas de grandes complexités mécaniques, car il est beaucoup plus facile à travailler.

En termes de post-traitement, le PLA ne nécessite généralement pas d’étapes complexes. Lors du retrait des pièces, on peut rencontrer des problèmes d’adhérence de la première couche d’impression. Il est donc recommandé d’utiliser des adhésifs spécifiques sur le plateau d’impression pour faciliter le détachement des pièces. Pour améliorer l’état de surface des pièces, l’utilisateur peut les poncer et les traiter à l’acétone si nécessaire. Les supports, s’ils ont été utilisés, peuvent être facilement retirés à l’aide de pinces, ou dissous si des structures de support solubles ont été utilisées.

Les principales applications du plastique PLA

En tant que matériau thermorétractable, le PLA est un plastique accessible et facile à utiliser en impression 3D, particulièrement chez les makers. Par ailleurs, ses propriétés rendent les pièces imprimées fragiles, peu résistantes et sensibles au soleil et aux températures élevées. C’est pourquoi il est souvent utilisé par les débutants, notamment pour la création d’éléments décoratifs, de gadgets et de jouets.

Cependant, le PLA ne se limite pas au monde des makers. De nombreuses industries utilisent également ce thermoplastique pour le prototypage, par exemple. Les entreprises économisent ainsi beaucoup d’argent, au lieu de passer par la création de moules. En outre, bien que ce ne soit pas la première option vers laquelle on se tourne, des secteurs tels que l’automobile peuvent également bénéficier du filament PLA. Dans ce cas, il peut être utile pour créer des accessoires pour les voitures ou même pour certains éléments du tableau de bord.

Cependant, il est important de noter que le PLA a une faible température de transition vitreuse, ce qui le rend inadapté aux applications nécessitant une plus grande résistance à la température. Les industries telles que l’industrie alimentaire ne devraient pas utiliser ce thermoplastique pour, par exemple, créer des gobelets contenant des liquides chauds. Sachez qu’il est compatible avec un contact alimentaire, ce qui explique pourquoi on le retrouve beaucoup dans les emballages par exemple.

Les principaux fabricants de PLA et prix du matériau

Comme il s’agit de l’un des thermoplastiques les plus utilisés en impression FDM/FFF, presque tous les fabricants de matériaux proposent des filaments ou des granulés PLA dans leur gamme de produits. Parmi eux, on trouve par exemple Polymaker, Recreus, Smart Materials ou BASF à travers sa marque Forward AM. Il convient également de noter que les fabricants d’imprimantes 3D FDM proposent souvent aussi leurs propres filaments. On trouve ainsi de nombreux fabricants de PLA, tels que UltiMaker, Stratasys, Prusa ou Zortrax, entre autres.

Quant au prix du filament PLA, il peut actuellement varier en fonction des couleurs et des caractéristiques recherchées. Les filaments hybrides tels que le filament de bois, ou encore ceux renforcés en fibres, font grimper considérablement le prix. Néanmoins, le prix d’un filament standard se situe généralement entre 20 et 70 euros par kilogramme. Enfin, comme indiqué plus haut, il existe également des imprimantes 3D capables d’imprimer à partir de granulés, une forme de matériau plus accessible que le filament notamment parce qu’il n’a pas été transformé.

Utilisez-vous du plastique PLA dans vos impressions 3D ? Que pensez-vous de ce matériau ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !