Filament CCF 15K Anisoprint 750 m : fibre carbone continue
Le CCF 15K d'Anisoprint est un toron de fibre de carbone continue conditionné sur une bobine de 750 mètres. Contrairement à un filament classique, ce produit ne se dépose pas seul : il est co-extrudé avec une matrice thermoplastique dans le procédé CFC (Composite Filament Co-extrusion) des imprimantes Anisoprint. Le « 15K » indique qu'environ 15 000 filaments élémentaires de carbone sont regroupés dans le toron. C'est ce renfort continu, noyé dans le polymère, qui confère aux pièces une rigidité et une résistance mécanique hors de portée des impressions FDM conventionnelles.
Ce que signifie réellement « 15K » et « 750 m »
Le nombre de filaments élémentaires conditionne directement la section de fibre déposée. Un toron 15K est plus épais qu'un toron 1K ou 3K, ce qui permet d'apporter un renfort conséquent en une seule passe. À l'inverse, un toron trop épais devient difficile à guider dans la tête d'extrusion et impose des rayons de courbure plus grands. Le 15K représente un équilibre adapté aux pièces structurelles de taille moyenne : il renforce efficacement sans compliquer inutilement le trajet de la fibre.
La longueur de 750 mètres permet d'évaluer le coût au mètre et de planifier des séries. La consommation réelle dépend de la géométrie des pièces et de la proportion de couches renforcées : une pièce entièrement renforcée consomme beaucoup plus de fibre qu'une pièce où le renfort est limité aux zones soumises aux efforts. Ce paramètre doit être intégré dès le chiffrage, car il fait varier le coût unitaire d'une pièce dans des proportions importantes.
Le toron est livré sec et imprégné par la matrice au moment du dépôt. La fibre passe dans une tête spéciale où elle est enduite de polymère fondu avant d'être déposée sur la couche précédente. La qualité de l'imprégnation dépend de la température de la buse, de la vitesse de déplacement et de la géométrie de la tête. Une imprégnation incomplète laisse des zones sèches où la fibre n'est pas liée à la matrice, ce qui se traduit par une chute brutale de la tenue mécanique.
Fibre continue ou fibre hachée : deux logiques différentes
Les filaments chargés en fibre de carbone hachée — PLA, PETG ou nylon contenant 10 à 20 % de fibres courtes — améliorent la rigidité, réduisent le gauchissement et donnent un aspect mat. Mais leurs fibres, longues de quelques centaines de micromètres, sont orientées aléatoirement dans la pièce. Elles ne créent pas de renfort directionnel : le module augmente, la résistance structurelle reste limitée.
La fibre continue change d'échelle. Le toron s'étend sur toute la longueur du trajet d'impression et transmet les efforts le long de son axe. Une pièce renforcée présente un comportement anisotrope : très rigide et résistante dans la direction des fibres, nettement plus faible dans les directions perpendiculaires. Cette propriété doit être anticipée dès la conception, en orientant le renfort selon les lignes de force de la pièce, comme on le ferait pour un composite stratifié.
Cette logique explique pourquoi le CCF 15K ne peut pas être utilisé sur une imprimante FDM standard. Il faut un équipement capable de dérouler le toron sans le tordre, de le guider jusqu'à la tête et de l'imprégner de matrice. Les imprimantes Anisoprint de la série Composer ont été conçues pour cela, avec une tête de co-extrusion dédiée et un logiciel de tranchage qui gère le renfort couche par couche.
Comparaison avec la résine SLA
La résine SLA et le composite à fibre continue produisent tous deux des pièces rigides, mais répondent à des besoins différents. La résine polymérise dans un bac et offre des surfaces lisses, des détails fins et un comportement quasi isotrope. En revanche, les résines standard sont fragiles, sensibles aux UV et exigent un post-traitement complet : lavage, polymérisation, retrait des supports. Elles conviennent aux maquettes, aux pièces de visualisation et aux moules de petite série.
Le composite à fibre continue cible les pièces fonctionnelles soumises à des charges mécaniques, à la fatigue ou à des températures élevées selon la matrice choisie. La surface est moins lisse et les détails fins sont limités par le diamètre du toron, mais la résistance à la rupture et la rigidité spécifique dépassent largement celles d'une pièce en résine. Pour un support de moteur, un bras de robot ou un outillage, le choix se portera sur la fibre continue. Pour un prototype de boîtier avec des inscriptions fines, la résine reste plus adaptée.
| Critère | CCF 15K (fibre continue) | Filament chargé fibre hachée | Résine SLA |
|---|---|---|---|
| Résistance mécanique | Élevée dans l'axe des fibres | Modérée, isotrope | Modérée, fragile |
| Rigidité spécifique | Très élevée | Moyenne | Moyenne |
| Finitions de surface | Moyennes | Correctes | Excellentes |
| Anisotropie | Forte | Faible | Faible |
| Équipement requis | Imprimante à fibre continue | Imprimante FDM standard | Imprimante SLA + post-traitement |
| Coût au volume | Élevé, mais déposé uniquement où nécessaire | Modéré | Élevé pour les grandes pièces |
Le coût au volume joue aussi en faveur du composite pour les grandes pièces : la résine se paie au litre et le remplissage d'un bac devient vite onéreux, tandis que le composite ne dépose de la matière que là où elle est nécessaire. Pour une comparaison plus large entre thermoplastiques et photopolymères, le cas du PETG Zortrax en bobine de 800 g face à la résine SLA illustre bien les compromis entre ces familles de matériaux.
Équipement nécessaire et paramètres d'impression
Le CCF 15K s'utilise exclusivement sur des imprimantes à fibre continue, principalement celles d'Anisoprint. La série Composer accepte ce toron et le combine avec des matrices comme le PLA, le PETG ou le polyamide. Le logiciel de tranchage Aura permet de définir, pour chaque couche, les zones à renforcer et l'orientation du renfort : c'est lui qui génère les chemins de fibre et les trajets de remplissage de la matrice.
Les paramètres d'impression dépendent avant tout de la matrice choisie, car c'est elle qui fixe la température de la buse et celle du plateau. La fibre impose des contraintes mécaniques : le déroulement doit être régulier, la tension du toron contrôlée et la vitesse de déplacement adaptée pour que l'imprégnation soit complète. Des vitesses trop élevées produisent des zones sèches, où la fibre n'est pas correctement enrobée de polymère, ce qui réduit la tenue mécanique.
La hauteur de couche doit être au moins égale au diamètre du toron pour que la fibre soit correctement noyée dans la matrice. En pratique, on travaille souvent entre 0,2 et 0,4 mm selon le diamètre du toron et la buse utilisée. Avant d'investir dans une bobine de CCF, il est prudent de vérifier la compatibilité avec sa machine : notre test de l'Anisoprint EN 103, une imprimante à fibre continue destinée aux bureaux d'études, détaille les contraintes d'utilisation et les points faibles de ce type d'équipement.
Stockage, séchage et manipulation
Le toron de carbone sec est sensible à l'humidité et à la poussière. L'eau absorbée dégrade l'imprégnation et provoque des défauts de surface ; la poussière, elle, peut obstruer la tête. La bobine doit être conservée dans un sac scellé avec un dessiccant, comme pour les filaments nylon ou PETG. La manipulation doit être douce : un toron endommagé, dont les fibres s'effilochent, peut bloquer le guidage et ruiner une impression en cours.
Avant chaque utilisation, on vérifie l'état du toron sur la longueur visible et on s'assure que le déroulement est fluide. Si la bobine a été stockée longtemps, un passage dans un séchoir à filament à basse température est utile. La fibre de carbone elle-même est moins sensible que le nylon, mais la matrice thermoplastique, elle, doit être parfaitement sèche : c'est elle qui souffre le plus de l'humidité.
Budget et cas d'usage
Le CCF 15K est un matériau de spécialité, vendu au prix des produits techniques. Son coût au mètre est plus élevé que celui d'un filament standard, mais il faut le rapporter à la valeur de la pièce produite. Pour une pièce structurelle qui remplacerait un usinage aluminium ou une fabrication par moulage, le composite à fibre continue peut s'avérer nettement plus économique, à condition de disposer de l'imprimante adaptée.
Les cas d'usage typiques sont les pièces de drones, les supports de capteurs, les outillages légers, les bras de robots et les prototypes fonctionnels soumis à des charges répétées. La possibilité de renforcer uniquement les zones critiques — et non toute la pièce — réduit la consommation de fibre et le temps d'impression. Cette approche ciblée est l'un des principaux avantages du procédé CFC.
Pour estimer la consommation, on peut partir d'une pièce simple, par exemple un support rectangulaire de 100 × 30 × 10 mm renforcé sur deux couches. La longueur de fibre nécessaire correspond au périmètre du renfort multiplié par le nombre de couches. Ce calcul rapide donne une première idée du coût par pièce et permet de comparer avec d'autres procédés avant de lancer la production.
Enfin, il ne faut pas sous-estimer le temps d'apprentissage. Le tranchage d'une pièce renforcée exige de comprendre la direction des efforts et de positionner les fibres en conséquence. Une première série de tests, avec des éprouvettes de flexion et de traction, est recommandée avant d'engager une production réelle : c'est le seul moyen de valider l'orientation du renfort et la qualité de l'imprégnation.
