Zortrax HIPS 2 kg : test, caractéristiques et comparaison avec les résines SLA
Le filament Zortrax HIPS 2 kg vise les utilisateurs intensifs grâce à son format économique. Avec un diamètre nominal de 1,75 mm et une tolérance annoncée de ±0,05 mm, ce polystyrène haute impact offre une alternative au PLA et à l'ABS pour les pièces nécessitant un bon compromis entre rigidité et légèreté. Contrairement aux résines SLA qui polymérisent couche par couche sous l'action d'une source lumineuse, le HIPS se dépose en fusion dans un procédé FDM classique, ce qui change complètement les contraintes d'utilisation et de finition.
Qu'est-ce que le HIPS et pourquoi Zortrax le propose en 2 kg
Le HIPS (High Impact Polystyrene) est un copolymère styrène-butadiène. Sa structure moléculaire lui confère une résistance aux chocs supérieure à celle du polystyrène standard, tout en conservant une excellente rigidité. Dans le contexte de l'impression 3D, il se positionne comme un matériau intermédiaire entre le PLA, trop fragile pour certaines applications, et l'ABS, plus difficile à imprimer. Sa densité d'environ 1,04 g/cm³ le rend plus léger que l'ABS (1,05 g/cm³) et nettement plus léger que les résines SLA durcies (1,1 à 1,2 g/cm³).
Zortrax propose ce filament en bobine de 2 kg pour répondre aux besoins des ateliers et des bureaux d'études qui produisent des séries de pièces ou des prototypes fonctionnels. Le conditionnement en grand format réduit le coût au kilogramme d'environ 15 à 20 % par rapport aux bobines de 700 g. Il réduit également la fréquence de changement de bobine, un avantage non négligeable sur des impressions longues qui peuvent durer plusieurs jours.
La bobine de 2 kg mesure environ 200 mm de diamètre et pèse plus de 2,1 kg une fois le support inclus. Ce format n'est pas universellement compatible avec tous les supports de filament du marché. Les imprimantes Zortrax de la série M acceptent ce format, mais les machines d'autres marques avec des compartiments fermés peuvent nécessiter un support externe ou une adaptation. Vérifiez les dimensions du compartiment avant l'achat.
Caractéristiques techniques du Zortrax HIPS
Les paramètres d'impression recommandés pour ce matériau sont les suivants :
- Température d'extrusion : entre 240 °C et 260 °C selon la buse et la vitesse
- Température du plateau : 90 °C à 110 °C, avec une préférence pour 100 °C
- Vitesse d'impression conseillée : 30 à 60 mm/s
- Densité : environ 1,04 g/cm³
- Température de transition vitreuse : environ 100 °C
- Résistance à la traction : 20 à 25 MPa selon l'orientation des couches
- Allongement à la rupture : 30 à 50 %
Comme l'ABS, le HIPS dégage des vapeurs lors de l'impression et nécessite une enceinte fermée pour éviter le gauchissement. Zortrax recommande l'utilisation de ses imprimantes à chambre chauffée pour obtenir des résultats stables. Le matériau adhère bien sur un plateau en verre traité avec une laque ou sur les plateaux perforés spécifiques de la marque.
L'hygroscopie du HIPS est souvent sous-estimée. Ce matériau absorbe l'humidité ambiante, ce qui provoque des bulles, des craquements et une dégradation de la qualité d'extrusion. Une bobine stockée à l'air libre pendant plusieurs semaines doit être séchée à 60 °C pendant quatre heures avant utilisation. Les utilisateurs qui impriment en continu ont intérêt à investir dans une boîte de séchage ou un stockage sous vide.
Conditions d'impression et environnement de travail
Le HIPS exige un environnement maîtrisé. La température de la chambre doit rester stable entre 40 °C et 60 °C pour éviter le décollement des couches et le warping. Les imprimantes ouvertes, sans chambre, produisent des pièces de qualité médiocre avec ce matériau, surtout pour les grandes surfaces au contact du plateau.
La ventilation de la pièce est également importante. Comme l'ABS, le HIPS émet des composés organiques volatils (COV) pendant l'extrusion. Une ventilation mécanique ou un système de filtration HEPA avec charbon actif est recommandé, en particulier dans les espaces de travail confinés. Les utilisateurs sensibles aux odeurs devraient privilégier les résines SLA, qui nécessitent certes un post-traitement chimique, mais dont l'impression elle-même est moins odorante.
HIPS et résines SLA : deux approches différentes
La comparaison entre le filament HIPS et les résines SLA ne se limite pas à la technologie d'impression. Les deux matériaux répondent à des besoins différents, et le choix dépend principalement de l'application finale.
Les résines SLA se déclinent en plusieurs familles : les résines standard, les résines techniques (résistantes à la température, aux chocs) et les résines spécialisées (dentaires, médicales, bijouterie). Chaque famille présente des propriétés mécaniques et des exigences de post-traitement spécifiques. Les résines dentaires, par exemple, sont formulées pour une biocompatibilité et une précision dimensionnelle extrême, mais leur coût au litre peut dépasser 200 €.
Avantages du HIPS face aux résines
- Meilleure résistance aux chocs, sans la fragilité des résines standard
- Résistance à la chaleur supérieure à celle des résines standard, souvent limitées à 60-70 °C
- Coût au kilogramme nettement inférieur, surtout en format 2 kg
- Pas de post-traitement UV obligatoire, ni de bain d'alcool isopropylique
- Pièces plus légères grâce à la densité plus faible du matériau
- Recyclage plus simple : le HIPS peut être broyé et réextrudé, contrairement aux résines thermodurcissables
Limites du HIPS par rapport aux résines
- Précision dimensionnelle inférieure : les résines SLA atteignent des tolérances de ±0,05 mm, contre ±0,2 mm pour le FDM
- Finition de surface plus rugueuse, avec des stries visibles selon l'orientation
- Impossible de produire des pièces transparentes ou translucides avec la même qualité optique
- Nécessite une enceinte fermée et une ventilation adaptée
- Les surplombs et les géométries complexes exigent des supports, dont le retrait laisse des marques
Pour les applications dentaires ou médicales où la précision est critique, les résines SLA restent la référence. Notre analyse de l'imprimante 3D dentaire EN 155 détaille d'ailleurs les résines compatibles et les tolérances obtenues en conditions réelles.
Comparaison des coûts d'exploitation
Le coût au kilogramme est un critère important, mais il ne reflète pas le coût réel d'une pièce imprimée. Il faut intégrer plusieurs facteurs :
| Poste de coût | FDM avec HIPS | SLA avec résine standard |
|---|---|---|
| Matériau (par kg) | 30-50 € | 40-80 € |
| Post-traitement | Ponçage, éventuellement solvant | Lavage à l'alcool, polymérisation UV |
| Consommables annexes | Laque adhésive, buses | Alcool isopropylique, gants, filtres |
| Consommation électrique | Plus élevée (chambre chauffée) | Modérée, mais UV et ventilation |
| Taux de rebut | Variable selon calibration | Faible si paramètres maîtrisés |
En pratique, pour une pièce fonctionnelle de taille moyenne, le coût matière reste inférieur en FDM, mais le temps de post-traitement peut être plus long si la finition de surface est exigeante. Les résines nécessitent également la gestion de déchets chimiques, ce qui représente un coût et une contrainte réglementaire dans un cadre professionnel.
Post-traitement du HIPS
Le HIPS se ponce facilement et peut être collé avec des adhésifs cyanoacrylates. Il accepte également les peintures acryliques après un léger ponçage. Une particularité intéressante : le HIPS se dissout dans le D-limonène, un solvant d'origine naturelle. Cette propriété est utilisée par certains utilisateurs pour imprimer des supports en HIPS sous des pièces en ABS : une fois l'impression terminée, un bain de D-limonène dissout les supports sans attaquer la pièce.
En revanche, le HIPS n'est pas adapté au contact alimentaire et ne doit pas être utilisé pour des pièces soumises à des sollicitations mécaniques prolongées à haute température. Sa résistance aux UV est également limitée : une exposition prolongée au soleil provoque un jaunissement et une perte progressive des propriétés mécaniques. Pour un usage extérieur, un vernis protecteur est recommandé.
Quand choisir le HIPS plutôt qu'une résine
Le choix entre le HIPS et une résine SLA dépend du cahier des charges de la pièce finale. Le HIPS est pertinent lorsque :
- La pièce doit supporter des chocs ou des vibrations
- La légèreté est un critère important
- La température de service dépasse 60 °C
- Le budget matière est contraint
- La pièce doit être poncée, peinte ou collée
La résine SLA s'impose lorsque la précision dimensionnelle et la finesse des détails priment, comme en dentisterie, en bijouterie ou pour des pièces mécaniques de précision. Les machines FDM récentes, comme le montre le test de l'imprimante 3D Tiertime EN 24, peuvent approcher les performances des résines dans certaines configurations, mais avec des contraintes de calibration plus importantes.
Pour une première évaluation, imprimez une pièce de test standard avec le Zortrax HIPS 2 kg en réglant la température de buse à 250 °C et le plateau à 100 °C, puis comparez la précision des cotes avec celle obtenue sur une imprimante SLA de référence. Cette mesure concrète vous indiquera si le HIPS répond à vos exigences avant d'investir dans un équipement complémentaire.
