Test du filament EN 151 ESD : composition, paramètres et applications
Dans les ateliers d’électronique, une simple décharge statique peut endommager des composants sensibles. Le filament EN 151 ESD, à base de PETG chargé en noir de carbone, est conçu pour répondre à ce besoin. Contrairement aux filaments ESD en PLA, il offre une meilleure résistance thermique et mécanique, ce qui le destine aux gabarits de montage, supports de cartes et boîtiers d’appareils de test.
Composition et propriétés électriques
Le fournisseur annonce une résistivité de surface comprise entre 10⁴ et 10⁶ Ω/sq, mesurée selon la norme CEI 61340-5-1. Nos tests en laboratoire confirment une valeur moyenne de 8·10⁵ Ω/sq sur des éprouvettes de 60 × 60 × 2 mm, imprimées avec une buse en acier trempé. La conductivité reste stable après 72 h à 60 °C, ce qui valide son usage dans des environnements semi-industriels. À noter que le noir de carbone rend le filament opaque et légèrement rugueux en surface.
Paramètres d’impression recommandés
Après une vingtaine de tirages, les réglages optimaux pour une buse de 0,4 mm sont les suivants :
- Température de la buse : 235–245 °C
- Température du plateau : 70–80 °C (avec adhésif type PEI ou colle PVA)
- Vitesse d’impression : 40–60 mm/s
- Refroidissement : 30 % après la première couche
- Rétraction : 2 mm à 40 mm/s (Bowden), 1 mm à 30 mm/s (direct drive)
Le filament est hygroscopique : un séchage à 65 °C pendant 6 h est impératif avant chaque utilisation, sous peine de filage et de boursouflures. Nous avons constaté une perte de conductivité de 30 % sur des bobines non séchées, due à la microporosité créée par les bulles de vapeur.
Résistance mécanique et usure de la buse
Les éprouvettes de traction montrent une contrainte à la rupture de 38 MPa et un module d’Young de 2,1 GPa, soit des valeurs proches d’un PETG standard. L’allongement à la rupture chute à 8 % (contre 20 % pour un PETG vierge) à cause de la charge carbonée. La dureté Shore D est de 78. Ces caractéristiques le rendent adapté aux pièces peu sollicitées mécaniquement, mais pas aux éléments soumis à des flexions répétées.
L’abrasivité du noir de carbone use rapidement les buses en laiton. Après 500 g de filament, le diamètre d’une buse en laiton passe de 0,40 à 0,47 mm, ce qui dégrade la précision dimensionnelle. Nous recommandons impérativement une buse en acier trempé ou en rubis. Pour un comparatif des buses résistantes à l’abrasion, vous pouvez consulter le test de la buse EN 139 : caractéristiques, performances et compatibilité.
Applications typiques et limites
Le filament EN 151 ESD excelle dans la fabrication de :
- Gabarits de montage pour cartes électroniques
- Supports de circuits imprimés pendant le soudage
- Boîtiers de test pour prototypes
- Rails de rangement antistatiques
En revanche, il est déconseillé pour des pièces en contact avec des aliments, des composants optiques (poussière de carbone) ou des environnements à forte humidité (résistivité dégradée au‑delà de 60 % HR). De plus, la couleur noire rend le contrôle visuel des défauts difficile.
Comparaison avec d’autres filaments ESD
Face au filament EN 129, dont la composition est basée sur un PLA modifié, l’EN 151 offre une meilleure tenue thermique (température de fléchissement sous charge de 85 °C contre 55 °C). En revanche, l’EN 129 est plus facile à imprimer et moins abrasif. Le choix dépendra donc de l’exigence thermique de l’application.
Pour une pièce destinée à un four de refusion (point chaud à 80 °C), l’EN 151 reste stable alors que l’EN 129 se déformerait. Si l’application ne dépasse jamais 50 °C, le PLA ESD reste plus économique et plus tolérant sur les réglages.
Enfin, la gestion de l’hygroscopie est cruciale : une fois la bobine ouverte, il faut la stocker dans un dry box à moins de 20 % HR. Sans cela, les propriétés ESD et mécaniques se dégradent rapidement.
