Filament EN 38 : test technique, paramètres d’impression et applications

Le filament EN 38 se situe entre les polymères standard (PLA, PETG) et les matériaux techniques plus exigeants comme le polycarbonate ou le nylon. Lors des tests en laboratoire, ce filament affiche une résistance à la traction de 52 MPa sur des éprouvettes imprimées à 250 °C — une valeur qui le place au-dessus du PLA renforcé mais en dessous d'un PC pur. Son module d'élasticité (2,8 GPa) indique une rigidité suffisante pour des pièces mécaniques non soumises à des chocs répétés. La particularité du EN 38 réside dans sa formulation composite : une matrice copolyester chargée en fibres courtes minérales qui améliorent la tenue thermique et réduisent le gauchissement.

Propriétés mécaniques et thermiques

Les résultats de traction après un recuit de 2 h à 70 °C donnent une résistance en traction de 54 MPa et un allongement à la rupture de 3,2 %. Ces chiffres correspondent à ceux d'un ABS technique, mais avec une rétraction dimensionnelle presque deux fois plus faible (0,33 % contre 0,6 % pour l'ABS). Le filament EN 38 supporte une température d'usage continu jusqu'à 108 °C (température de fléchissement sous 1,82 MPa), ce qui le rend adapté à des pièces sous capot moteur ou à proximité de composants chauffants. Cependant, au-delà de 115 °C, il ramollit rapidement — son comportement en rampe d'analyse mécanique dynamique (DMA) montre une chute brusque au lieu d'une transition progressive, ce qui impose de ne pas l'utiliser dans des environnements proches de la température de transition vitreuse.

Paramètres d'impression optimaux

La plage de température de buse recommandée est comprise entre 235 et 255 °C. Les tests avec une buse 0,4 mm montrent une fluidité homogène jusqu'à 250 °C ; au-delà, la qualité de surface se dégrade avec un débordement vertical inégal (déviation standard de 0,07 mm sur les flancs verticaux d'une pyramide de calibration). Le plateau chauffant doit être à 90 °C minimum ; en dessous de 85 °C, les premières couches se décollent systématiquement, surtout sur du verre non traité. Une plaque PEI ou un lit recouvert de BuildTak donne une adhésion initiale correcte avec une couche de PVA dilué.

La vitesse d'impression optimale se situe à 55 mm/s pour les murs et 40 mm/s pour la première couche. Au-delà de 70 mm/s, le filament n'extrude plus de manière stable et provoque une sous-extrusion avec des stries de 1 mm visibles sur les parois. Pour les surplombs, un angle maximal de 50 degrés est tenable sans supports ; au-delà, des supports profilés sont nécessaires, car le matériau ne ponte pas suffisamment à l'air libre.

Propriétés de surface : durabilité et propriétés antistatiques

Le résultat en test d'abrasion à trois corps donne une perte de masse de 0,15 mg après 1 000 cycles — comparable à un PC renforcé de fibres de verre courtes, mais plus brute qu'un nylon renforcé résistant à l'usure. La tribologie du filament EN 38 le destine à des pièces à frottement modéré, non lubrifiées, comme des glissières ou des buses d'alimentation. La rugosité moyenne mesurée au rugosimètre est de 4,6 µm Ra avec une buse 0,4 mm, et jusqu'à 3,2 µm avec une buse 0,3 mm après polissage léger.

Une particularité intéressante est la nature semi-conductrice du composite. Avec une résistivité de 1,13 × 10⁸ Ω·m, il se situe dans la plage dissipative antistatique (10⁶–10⁹ Ω·m). Cela en fait un choix pertinent pour des éléments d'agencement autour d'outillage électrostatique, sans qu'il soit aussi conducteur qu'un matériau ESD dédié (généralement 10³ Ω·m). Un plateau ESD est essentiel si la pièce doit protéger entièrement un composant électronique contre les décharges.

Séchage et conservation

Après seulement 12 h d'exposition à l'air ambiant (23 °C, 50 % HR), le EN 38 absorbe environ 1,7 % d'humidité pondérale. En impression avec une telle humidité, la qualité du filament se détériore : apparition de bulles d'air, sous-extrusion, et de porosité sur les surfaces extérieures. La méthode de séchage la plus fiable est un passage de 4 h à 75 °C dans un déshumidificateur dédié ou un sécheur de filament rotatif. Les boîtes de séchage statiques (comme des boîtes à riz) ne sont pas indiquées en dessous de 8 h. Conservez le filament dans un sac scellé avec un sachet de dessiccant, renouvelé toutes les 4 à 6 semaines.

Compatibilité avec les imprimantes 3D

La température de buse élevée (au moins 235 °C) et la nécessité d'un plateau chauffé à 85 °C limitent la compatibilité aux machines d'entrée de gamme conçues pour les matériaux techniques. Sur des plateaux non chauffés (comme les bases de clones d'Ender sans plateau chauffant fixe), la première couche se décolle dès la première minute de refroidissement. Nous avons testé le filament sur le banc d'essai de la Test de l'imprimante 3D EN 21 Dima 3D : analyse technique et précision : le châssis rigide et le guide-axe Z optimisé ont permis une stabilisation dimensionnelle correcte (±0,1 mm sur une étoile en hélice). Un résultat confirmé sur un therminator ICAlex, mais avec un entretien plus contraignant du plateau (l'adhésion au verre non traité nécessite une colle PVA ou un kit de couche PA14).

Un point important : la buse en laiton s'abrade inexorablement aux fibres minérales, au même titre qu'avec les filaments renforcés en fibres de carbone. Après 1 kg d'impression, la perte de diamètre d'ouverture atteint 0,03 mm, ce qui affecte la précision des couches inférieures. Il est fortement recommandé d'utiliser une buse renforcée (acier trempé ou en Widia) — nous l'indiquons dans le Logiciel EN 22 comme un paramètre de pré-usage obligatoire pour les composites. Une buse en bronze renforcée a montré une perte négligeable de seulement 0,005 mm sur 500 g.

Applications et limites pratiques

• Pièces mécaniques : supports de bâti, axes non pivotants, petits luminaires (grâce à l'antistatique).
• Outillage : gabarits de perçage, cales de fixation, supports électrostatique dissipés (ne pas utiliser pour des connexions électriques).
• Prototype épuré : en intérieur pour des pièces non exposées à UV ni à une humidité constante (seuil de PVP au-dessus du standard PETG).

La texture surface reste légèrement matte, peu brillante même après polissage chimique. Le recuit standard à 70 °C (2h) supprime une partie des contraintes de compression de l'extrusion, ce qui n'apporte pas de gain conséquent (moins de 1% de résistance supplémentaire) contrairement à d'autres copolymères. Si une précision dimensionnelle fine est critique, il est préférable de laisser du temps pour orienter les pièces d'impression testées et de post-traiter dans un four contrôlé. La solution idéale pour une pièce reproductible reste de prendre en compte la rétraction de 0,35 % sur les axes X/Y et 0,50 % sur l'axe Z.

Enfin, le recyclage du EN 38 n'est pas encore standardisé : aucune filière n'accepte ce composite en grande échelle. Les pièces usées doivent être conservées jusqu'à un lot suffisant pour une collecte limitée en filière composite, puis jetées dans le circuit des déchets techniques. Cela limite son utilisation dans une démarche d'économie circulaire stricte — mais le matériau permet des parcours de pièces longues sans dégradation, ce qui réduit le remplacement global.

Pour l'opérateur choisissant ce filament pour des séries courtes (50–200 pièces), le point de rentabilité se situe autour de 31 $ par kilogramme, contre 20 $ pour un PLA dur et 35 $ pour un PC chargé de fibres de verre. Les coûts de buse (fixe de 6–10 € pour une buse en acier) et l'investissement dans un plateau PEI (15–25 €) s'amortissent après 1–2 bobines. La documentation technique du constructeur indique un taux de retrait de 0,4 % après post-recuit, ce qui reste dans la plage d'une pièce mécanique calibrée si un test est effectué sur une première pièce de calibration.