Test du filament EN 160 : polycarbonate renforcé de fibres de verre

Le filament EN 160 repose sur une matrice polycarbonate renforcée de fibres de verre courtes (environ 20 % en masse). Il est conçu pour des pièces qui exigent une rigidité élevée et une tenue en température jusqu’à 130 °C. Contrairement aux filaments PLA ou PETG habituels, il impose une buse en acier trempé (diamètre 0,6 mm minimum) et une chambre chauffée à 90 °C au moins, sans quoi le décollement et le warping deviennent sévères. Sa densité de 1,35 g/cm³ le rend plus lourd que la plupart des thermoplastiques de bureau, ce qui alourdit les pièces finales.

Composition et propriétés mécaniques

La matrice polycarbonate apporte une bonne ténacité et une résistance aux chocs ; les fibres de verre courtes augmentent le module d’Young d’environ 40 % par rapport au PC vierge. Les essais de traction montrent une contrainte à rupture comprise entre 65 et 72 MPa, avec un allongement réduit à 3–4 %. Cette rigidité accrue s’accompagne d’une fragilité plus marquée en flexion : les tests de flexion trois points donnent une contrainte maximale d’environ 110 MPa, mais une rupture nette sans déformation plastique préalable. L’adhérence entre couches (mesurée par traction perpendiculaire aux couches) atteint 50 % de la résistance dans le plan horizontal lorsque les paramètres d’impression sont optimisés (température de buse 270 °C, chambre à 100 °C, largeur d’extrusion 120 % du diamètre de buse).

Paramètres d’impression recommandés

• Température de buse : 265–280 °C. En dessous de 260 °C, la viscosité devient trop élevée et provoque des sous-extrusions irrégulières.
• Température du plateau : 105–120 °C, avec un adhésif à base de polyétherimide (PEI) ou une feuille de garolite. Le ruban de capton donne de bons résultats pour les premières couches.
• Température de chambre : 90–105 °C. Une chambre passive ne suffit pas ; il faut un système de chauffage actif avec circulation d’air pour éviter les gradients thermiques.
• Refroidissement : Désactivé ou très faible (0–10 % de ventilateur) pour les trois premières couches, puis 30 % maximum pour les ponts. Un refroidissement excessif provoque un décollement intempestif.
• Vitesse d’impression : 30–50 mm/s pour les parois, 60–80 mm/s pour les remplissages. Les mouvements rapides génèrent des efforts de cisaillement qui dégradent la liaison intercouche.
• Séchage préalable : Obligatoire. Le PC absorbe l’humidité ambiante (jusqu’à 0,3 % en masse). Un séchage à 90 °C pendant 4 heures dans une étuve ventilée élimine les bulles et les cordages.

Applications typiques et limites

Le filament EN 160 convient à la fabrication de gabarits de montage, de dispositifs de maintien pour lignes d’assemblage, de boîtiers électroniques soumis à des températures élevées et de pièces de remplacement fonctionnelles dans des environnements automobiles (compartiment moteur). Sa rigidité en fait un bon candidat pour remplacer des pièces en aluminium dans des prototypes mécaniques, à condition de ne pas dépasser les limites de fluage : à 80 °C, la déformation sous charge constante atteint 1 % après 24 h.

Ce matériau a aussi ses défauts. Le retrait linéaire d’environ 0,8 % cumulé à une tendance au warping impose des bords d’attaque larges (brim de 8 à 10 mm) ou un radeau. Les pièces de plus de 150 mm nécessitent une chambre à 105 °C pour éviter la déformation. L’usure des buses en laiton est très rapide ; une buse en acier trempé ou en rubis devient indispensable après 500 g de filament extrudé. Enfin, l’humidité résiduelle même après séchage peut provoquer des cordages disgracieux sur les surfaces visibles.

Compatibilité avec les imprimantes

Seules les imprimantes 3D à chambre chauffée active et à buse haute température peuvent exploiter le potentiel du EN 160. Les modèles à double extrusion IDEX permettent d’utiliser un support soluble avec le même matériau de base, ce qui facilite le dégagement des géométries complexes sans sacrifier la résistance. Pour tirer le meilleur parti du filament, une machine capable de maintenir une chambre stable est indispensable, à l’image de ce que nous avons testé dans notre analyse de l'imprimante 3D EN 130 : double extrusion IDEX et chambre chauffée pour matériaux techniques. Les utilisateurs disposant d’une simple imprimante open-frame devront envisager un caisson isolé et un système de chauffage additionnel, au risque de subir des échecs répétés.

Post-traitement et recommandations finales

La finition des pièces en EN 160 peut être améliorée par un ponçage humide au papier grain 400–800, suivi d’un recuit de stabilisation. Placez la pièce dans un four ventilé à 110 °C pendant deux heures, puis laissez refroidir lentement (1 °C/min) dans le four éteint. Ce recuit augmente la température de fléchissement sous charge (HDT) de 15 °C (de 125 °C à 140 °C) et réduit les contraintes internes responsables du gauchissement différé. Pour les assemblages vissés, prévoyez un sur-dimensionnement des trous de 0,2 mm pour compenser le retrait. Vérifiez toujours l’état de votre buse après chaque bobine : un changement préventif garantit une qualité d’extrusion constante. Le filament EN 160 n’est pas un matériau de commodité, mais un outil technique qui récompense la rigueur des réglages.