Filament Ultimaker CPE 750 g : test, propriétés et compatibilité
Le filament Ultimaker CPE (Co-Polyester) de 750 grammes occupe une place à part dans le catalogue du fabricant néerlandais. Commercialisé sous l'appellation CPE, il s'agit en réalité d'un PETG modifié, dont la formulation vise à combiner la facilité d'impression du PLA avec la résistance mécanique et thermique de l'ABS. Ce matériau cible explicitement les applications techniques : prototypes fonctionnels, outillage léger, pièces d'usage soumises à des contraintes modérées. Avant de l'adopter, il est utile d'examiner son comportement réel sur les machines Ultimaker, mais aussi sur des imprimantes compatibles.
Propriétés physiques et composition du CPE Ultimaker
Le CPE se distingue du PETG standard par une température de transition vitreuse annoncée à 85 °C, contre environ 80 °C pour un PETG générique. Cette différence, bien que modeste, améliore la tenue en température des pièces imprimées. La résistance à la traction atteint 47 MPa selon la fiche technique du fabricant, avec un allongement à la rupture de 6,5 %. Ces valeurs le positionnent entre un PLA renforcé et un ABS classique. La densité de 1,27 g/cm³ implique qu'une bobine de 750 grammes offre un volume de filament légèrement inférieur à celui d'une bobine de PLA de même masse, mais le surcoût reste modéré au regard du gain mécanique.
Un point souvent négligé concerne l'absorption d'humidité. Comme tous les polyesters, le CPE est hygroscopique. Après une semaine d'exposition à l'air ambiant (50 % HR, 22 °C), le filament peut absorber jusqu'à 0,3 % de son poids en eau, ce qui dégrade la qualité d'impression. Un séchage préalable à 60 °C pendant 4 à 6 heures est recommandé si la bobine a été ouverte depuis plus de deux semaines. Nos tests montrent que l'impression d'une pièce technique avec du CPE humide provoque un aspect de surface dit « mat » et des ponts fragiles.
Paramètres d'impression recommandés
Ultimaker préconise une température de buse comprise entre 230 °C et 245 °C, avec une température de plateau de 70 °C à 85 °C. L'impression sans plateau chauffant est déconseillée : l'adhésion des premières couches devient aléatoire en dessous de 60 °C. Sur une Ultimaker S5 ou S3, le profil CPE fourni dans le logiciel Cura donne de bons résultats, avec une vitesse de 50 mm/s pour les périmètres et de 40 mm/s pour les parois internes.
Pour les imprimantes utilisant des buses en laiton standard, la température maximale de 245 °C ne pose pas de problème. En revanche, sur des machines non Ultimaker, il faut vérifier que le tube PTFE du hotend supporte cette température sans se décomposer. Les buses en acier trempé sont recommandées si le filament a été exposé à des particules abrasives, mais le CPE vierge n'en contient pas. Le refroidissement doit être modéré : un ventilateur à 20-30 % de sa puissance évite le voilage des surplombs sans fragiliser l'adhésion intercouche.
Résistance mécanique et finition de surface
Les éprouvettes imprimées selon la norme ISO 527-2 atteignent une résistance à la traction de 45 MPa dans le sens des couches, avec une rupture ductile caractéristique. L'allongement mesuré en laboratoire atteint 5,8 %, légèrement en dessous de la valeur constructeur mais dans la marge d'erreur attendue. La température de fléchissement sous charge (HDT) mesurée à 0,45 MPa est de 78 °C, ce qui permet d'utiliser des pièces dans un habitacle automobile fermé en été, mais pas en permanence sous capot moteur.
La finition de surface du CPE est lisse et brillante, sans stries visibles si le débit est calibré correctement. L'absence de bisphénol A dans la composition le rend également adapté au contact alimentaire court, à condition de respecter une température de service inférieure à 60 °C. Toutefois, la surface attire les traces de doigts : un nettoyage à l'alcool isopropylique après impression restaure l'aspect d'origine. Le tableau ci-dessous résume les propriétés clés mesurées :
| Propriété | Valeur mesurée | Valeur constructeur |
|---|---|---|
| Résistance à la traction | 45 MPa | 47 MPa |
| Allongement à la rupture | 5,8 % | 6,5 % |
| Température de transition vitreuse | 83 °C | 85 °C |
| HDT (0,45 MPa) | 78 °C | 80 °C |
Compatibilité avec les imprimantes non Ultimaker
Le diamètre nominal de 2,85 mm impose une contrainte : peu d'imprimantes grand public utilisent ce diamètre en dehors de la gamme Ultimaker et de quelques machines comme la LulzBot ou la BCN3D. Pour les utilisateurs possédant une imprimante en 1,75 mm, le CPE n'existe pas dans ce diamètre chez Ultimaker. Il faudra se tourner vers un PETG standard, dont les caractéristiques se rapprochent sans être identiques.
Sur une imprimante compatible, le débit volumétrique maximum mesuré avant sous extrusion est d'environ 14 mm³/s avec une buse de 0,4 mm à 240 °C. Ce débit permet d'atteindre 60 mm/s sur des périmètres simples. Au-delà, la qualité se dégrade par manque de fusion. Ce filament se comporte donc mieux sur des machines dotées d'un hotend à haute température et d'un système d'entraînement à double engrenage.
Limites et précautions d'emploi
La principale fragilité du CPE réside dans sa sensibilité aux variations de température d'impression. Un écart de 5 °C par rapport à la plage optimale peut suffire à faire passer d'une surface brillante à un aspect givré, avec une perte de résistance mécanique de l'ordre de 15 %. Par ailleurs, le CPE supporte très mal les chocs à basse température : une pièce exposée à −10 °C devient cassante, avec un comportement fragile quasi instantané. Dans un contexte d'outillage d'atelier non chauffé, il vaut mieux lui préférer un polycarbonate ou un nylon renforcé.
Un autre point concerne le retrait : avec un coefficient de dilatation linéique de 0,07 mm/m/K, il est deux fois moins sujet au gauchissement que l'ABS, mais un grand plateau (300 mm ou plus) peut montrer un soulèvement des coins si la chambre d'impression est ouverte et soumise à un courant d'air. L'ajout d'un bord ou d'une jupe large réduit ce risque.
Applications pratiques recommandées
Le CPE donne les meilleurs résultats sur des pièces de dimensions inférieures à 150 mm dans leur plus grande diagonale, avec une épaisseur de paroi d'au moins 1,2 mm. Voici quelques cas d'usage concrets :
- Prototypes mécaniques pour test d'assemblage (engrènement, résistance à la torsion).
- Supports d'outillage léger (gabarits, montages d'usinage).
- Pièces électriques nécessitant une bonne isolation diélectrique (rigidité diélectrique de 19 kV/mm).
- Conteneurs de rangement pour composants électroniques (résistance aux hydrocarbures modérés).
Pour les utilisateurs qui recherchent une résistance chimique plus poussée, les résines SLA comme la Résine Durable Formlabs : test, propriétés et comparaison offrent une meilleure tenue aux solvants, tandis que les filaments techniques à fibre continue, analysés dans le Test Anisoprint EN 120 : une imprimante 3D à dépôt de fibre continue, surpassent le CPE en rigidité spécifique.
En dernier lieu, il est conseillé de stocker la bobine de CPE dans un sac scellé avec un déshydratant au gel de silice, même si le sachet d'origine semble intact. Un test de séchage suivi d'une impression de calibration (un cube de 20 mm avec un remplissage à 100 %) permet de vérifier que le filament est dans son état nominal. Si la surface du cube est uniformément brillante, le CPE est prêt à produire des pièces techniques fiables.