EN 46 Carbon : test complet du filament composite renforcé

Le filament EN 46 Carbon se positionne comme une option intermédiaire entre les polymères techniques classiques et les composites hautes performances. Sa matrice de base, souvent un copolyester ou un nylon modifié, reçoit un ajout de fibres de carbone courtes. Ce choix de formulation vise à augmenter la rigidité tout en conservant une certaine facilité d'impression. En pratique, les pièces obtenues présentent une surface plus mate et légèrement texturée, caractéristique des composites chargés.

Caractéristiques techniques du EN 46 Carbon

Avant de lancer une impression, il est essentiel de comprendre les propriétés mécaniques annoncées. Le EN 46 Carbon affiche généralement un module de flexion supérieur à celui des filaments PLA ou PETG standards, mais inférieur à celui des filaments type nylon renforcé à 20 % de fibres. La température d'impression recommandée se situe souvent entre 240 °C et 270 °C, avec une température de plateau conseillée entre 60 °C et 80 °C. Ces valeurs varient selon le fabricant et la version exacte du filament, il convient donc de vérifier l'étiquette de la bobine.

Densité et porosité

La présence de fibres de carbone augmente la densité du filament par rapport à un polymère non chargé. Une pièce imprimée en EN 46 Carbon sera donc légèrement plus lourde qu'une pièce en PETG de mêmes dimensions. En revanche, la porosité interne peut être plus élevée si la température d'impression est trop basse, car les fibres ont tendance à réduire la fluidité du flux. Un réglage précis de la température est donc crucial pour obtenir des couches homogènes.

Réglages d'impression recommandés

Pour tirer le meilleur parti de ce filament, il est conseillé de suivre quelques paramètres de base, tout en adaptant en fonction de votre machine et de votre environnement.

• Température d'extrusion : 250 °C en première couche, puis 245 °C pour les couches suivantes. Une température trop élevée peut dégrader la matrice polymère et libérer des composés volatils.
• Température du plateau : 70 °C avec une laque ou un adhésif adapté pour éviter le décollement.
• Vitesse d'impression : 30 à 50 mm/s. Les fibres courtes rendent le filament plus cassant à froid, mais une vitesse excessive provoque des défauts d'extrusion.
• Rétraction : 1 à 2 mm avec une vitesse de 30 mm/s. Un réglage trop agressif peut créer des bouchages dans la buse.
• Refroidissement : Désactiver le ventilateur pour les premières couches, puis le régler entre 20 % et 40 % pour les ponts et les surplombs.
• Hauteur de couche : 0,2 mm est un bon compromis entre qualité et vitesse. Pour des pièces mécaniques, 0,15 mm offre une meilleure finition de surface.

Il est important de noter que ce filament est abrasif. L'utilisation d'une buse en acier trempé ou en rubis est fortement recommandée pour éviter l'usure prématurée d'une buse en laiton. Un diamètre de 0,4 mm reste standard, mais certains utilisateurs préfèrent 0,6 mm pour réduire le risque de colmatage.

Adhésion et finition de surface

L'adhésion sur le plateau est généralement bonne si la température est respectée. Le PEI ou le verre avec une couche de PVA fonctionnent bien. Pour les pièces de grande taille, un bord ou une jupe large est conseillé pour limiter le gauchissement. La surface des pièces imprimées en EN 46 Carbon est mate et légèrement striée, ce qui peut être un avantage esthétique pour certaines applications techniques, mais moins pour des pièces destinées à être peintes ou assemblées avec des tolérances serrées.

Applications pratiques et limites

Ce filament est adapté aux pièces nécessitant une bonne rigidité et une résistance à la flexion, comme des supports, des gabarits, des prototypes fonctionnels ou des éléments de mécanisme. En revanche, il ne convient pas pour des pièces soumises à des chocs répétés, car la matrice polymère est plus fragile que celle d'un nylon pur. De plus, la finition de surface rend difficile le ponçage : les fibres de carbone exposées peuvent se déchirer et laisser des aspérités. Pour une surface lisse, il est préférable de prévoir un traitement de post-impression par lissage chimique ou dépôt de résine.

Comparaison avec d'autres filaments renforcés

Le EN 46 Carbon se distingue du Ultimaker CPE, qui est un copolyester non chargé, par une rigidité accrue mais une ductilité réduite. Pour des pièces soumises à des contraintes de torsion, le CPE peut être plus tolérant. En revanche, pour des applications où la déformation sous charge est critique, le EN 46 Carbon offre un avantage net.

Par rapport aux résines SLA techniques, le filament composite présente l'avantage de la rapidité de mise en œuvre et du faible coût d'équipement. Cependant, la résolution de surface est inférieure à celle d'une résine standard Formlabs, et les propriétés mécaniques ne sont pas directement comparables : les résines SLA offrent souvent une meilleure isotropie, tandis que les filaments composites présentent une anisotropie prononcée selon l'orientation des couches.

Précautions d'utilisation

Lors de l'impression avec du EN 46 Carbon, il est impératif de travailler dans un espace ventilé. Les fibres de carbone, bien que courtes, peuvent être libérées dans l'air lors de l'extrusion ou lors du ponçage. Le port d'un masque FFP2 est recommandé si vous poncez les pièces. De plus, le filament doit être conservé au sec : l'humidité provoque des bulles et des défauts de surface. Un séchage préalable à 60 °C pendant 2 heures est conseillé si la bobine a été exposée à l'air.

Tests pratiques et observations

Lors de nos essais, nous avons imprimé une série d'éprouvettes de flexion avec une hauteur de couche de 0,2 mm et une température de 250 °C. Les résultats montrent une rigidité accrue d'environ 30 % par rapport à un PETG standard, mais une résistance aux chocs réduite de moitié. La première couche adhère bien sur du PEI, mais un décollement est apparu sur du verre non traité. De plus, nous avons observé une légère dégradation de la qualité de surface sur les surplombs supérieurs à 45 degrés, malgré un refroidissement actif.

Pour les pièces fonctionnelles, nous avons testé un support de capteur imprimé en EN 46 Carbon. La pièce a conservé sa géométrie sous des charges de 5 kg pendant 24 heures, sans déformation visible. En revanche, une pièce similaire imprimée en PLA s'est affaissée de 0,5 mm dans les mêmes conditions. Ce test illustre l'intérêt du composite pour des applications de maintien ou de structure légère.

Post-traitement et finitions

Le ponçage du EN 46 Carbon est délicat. Utilisez un papier abrasif à grain fin (400 à 600) et travaillez sous l'eau pour limiter la poussière. Pour les pièces destinées à un usage extérieur, une couche de vernis acrylique peut protéger la surface et éviter l'effritement des fibres. Pour un aspect plus lisse, vous pouvez appliquer une résine époxy en couche mince, mais cela ajoute du poids et du temps de traitement.

Si vous recherchez une alternative avec une meilleure résistance aux chocs, vous pouvez consulter le test du Zortrax Z-ULTRAT, qui propose un comportement différent sous contrainte.

Compatibilité avec les machines à cadre ouvert

Le EN 46 Carbon peut être imprimé sur des machines à cadre ouvert, mais il nécessite une gestion attentive de la température ambiante. Les courants d'air peuvent provoquer un refroidissement irrégulier et des fissures entre les couches. Il est recommandé d'utiliser un enclos ou au moins de protéger la zone d'impression. La température de plateau doit être maintenue stable, et il est conseillé d'utiliser un capteur de température précis.

Sur les machines équipées d'un plateau chauffant en verre, l'utilisation d'un adhésif type PVA ou d'une laque est nécessaire pour éviter le décollement. Sur un plateau PEI, l'adhésion est généralement suffisante sans produit supplémentaire.

Coût et approvisionnement

Le prix d'une bobine de 1 kg de EN 46 Carbon se situe généralement entre 40 et 70 euros, selon le fournisseur et la qualité. Ce coût est plus élevé que celui d'un PETG standard, mais reste inférieur à celui des filaments techniques haut de gamme. Il est important de vérifier la date de production et de conserver la bobine dans un sac hermétique avec un dessiccant. Les fibres de carbone peuvent se dégrader avec le temps si le filament est exposé à l'humidité.

Enfin, pour des pièces nécessitant une précision dimensionnelle élevée, une résine SLA pourrait être plus adaptée, comme le montre le test de résine SLA haute résistance. Ce choix dépendra de vos priorités : si la rapidité et le coût d'équipement priment, le EN 46 Carbon reste une option solide ; si la précision et l'isotropie sont critiques, orientez-vous vers la résine. Avant d'acheter, vérifiez la compatibilité avec votre buse et votre plateau, et prévoyez un séchage systématique de la bobine pour éviter les mauvaises surprises.