Test du filament FR 71 : composition, paramètres d’impression et limites
Le filament FR 71 appartient à la famille des matériaux dits « FR » (fire-rated) que l'on retrouve chez plusieurs fabricants de consommables pour impression 3D. Contrairement à une idée reçue, la mention FR ne garantit pas une résistance au feu absolue, mais indique généralement une conformité à une norme de retardement de flamme (souvent UL94 V-0 ou V-2). Le FR 71 se distingue par un équilibre entre rigidité, résistance à la chaleur et facilité d'impression, ce qui en fait un choix pertinent pour des pièces techniques soumises à des contraintes thermiques modérées. Dans ce test, nous analysons sa composition, ses paramètres recommandés, ses limites et les précautions à prendre lors de son utilisation.
Composition et propriétés annoncées
Le FR 71 est généralement un copolyester ou un PLA modifié, selon le fabricant. Les fiches techniques disponibles indiquent une température de transition vitreuse (Tg) autour de 80-90 °C, ce qui le place nettement au-dessus d'un PLA standard (environ 60 °C). Cette élévation de Tg est obtenue par l'ajout de charges minérales ou de copolymères spécifiques, sans recourir à des fibres de renfort comme le carbone ou le verre. Le résultat est un matériau plus rigide qu'un PLA classique, mais avec une certaine ductilité qui évite la fragilité excessive.
Les propriétés mécaniques typiques annoncées sont les suivantes :
- Module de traction : 2 500-3 500 MPa
- Résistance à la traction : 40-55 MPa
- Allongement à la rupture : 5-15 %
- Température de fléchissement sous charge (HDT) : 70-85 °C
- Densité : 1,20-1,30 g/cm³
Ces valeurs restent indicatives et varient selon le lot de production et les conditions d'impression. Il est donc essentiel de réaliser ses propres éprouvettes pour valider le comportement du matériau dans votre configuration.
Paramètres d'impression recommandés
Le FR 71 s'imprime avec des buses standard en laiton ou en acier trempé. Sa température d'extrusion se situe généralement entre 230 °C et 260 °C, avec un plateau chauffant recommandé entre 70 °C et 90 °C. Une chambre d'impression fermée est fortement conseillée pour limiter le gauchissement (warping) et améliorer l'adhésion entre les couches, surtout pour les pièces de grande taille.
Voici un tableau récapitulatif des réglages de base issus de tests pratiques :
| Paramètre | Valeur recommandée | Température de buse | 240-250 °C (première couche : 250 °C) | Température du plateau | 80 °C (avec adhésif type Magigoo ou ruban Kapton) | Vitesse d'impression | 30-60 mm/s | Hauteur de couche | 0,10-0,20 mm | Ventilateur de refroidissement | 0-30 % après la première couche | Rétraction | 1-2 mm (Bowden) / 0,5-1 mm (direct) |
|---|
Le FR 71 étant légèrement hygroscopique, il est impératif de le sécher avant utilisation si la bobine a été exposée à l'humidité. Un séchage à 60-70 °C pendant 4 à 6 heures dans un déshydrateur ou une enceinte dédiée réduit les risques de filage et de défauts de surface.
Adhésion et finition de surface
L'adhésion sur le plateau est généralement bonne, mais elle dépend fortement de la préparation. Une surface en verre avec une couche de colle ou un plateau PEI texturé donne de meilleurs résultats qu'un plateau nu. Le FR 71 a tendance à se décoller aux angles si la température ambiante est trop basse ou si le refroidissement est trop agressif. Pour les pièces à grandes surfaces planes, l'utilisation d'un bord (brim) est recommandée.
La finition de surface est lisse et mate, avec une légère brillance si la température de buse est plus élevée. Les couches sont bien définies, mais le matériau peut présenter un aspect légèrement granuleux si le séchage n'est pas optimal. Un post-traitement par ponçage est possible, mais le matériau étant plus dur que le PLA, il nécessite des abrasifs plus grossiers (P180-P320) et une vitesse de ponçage plus lente.
Post-traitement et assemblage
Le FR 71 ne se dissout pas dans l'acétone comme l'ABS. Le lissage chimique est donc limité à des solvants agressifs (dichlorométhane, toluène) qui présentent des risques pour la santé et ne sont pas recommandés en usage domestique. L'assemblage par collage est possible avec des cyanoacrylates (colle super glue) après ponçage des surfaces. Le soudage par friction ou l'insertion d'inserts filetés chauffants fonctionnent bien si la température d'insertion ne dépasse pas 260 °C.
Pour les pièces soumises à des contraintes mécaniques, il est conseillé d'augmenter le nombre de périmètres (3-4) et le taux de remplissage (40-60 %) afin d'améliorer la résistance, car le matériau a tendance à se délamer si l'adhésion intercouches est insuffisante, surtout avec un refroidissement trop important.
Limites et précautions
Le FR 71 n'est pas un matériau ignifuge au sens strict. Sa classification UL94 V-0 (si elle est annoncée) indique qu'il s'éteint de lui-même après retrait de la flamme, mais il peut fondre et dégager des fumées toxiques en cas d'incendie. Il ne doit pas être utilisé pour des applications de sécurité sans validation par un organisme compétent.
Autre limite : le FR 71 est plus rigide que le PLA, mais il reste moins résistant à l'impact que l'ABS ou le nylon. Pour des pièces soumises à des chocs répétés, il vaut mieux se tourner vers des matériaux comme le PETG ou le polycarbonate. De plus, sa température de transition vitreuse élevée implique une température de plateau plus importante, ce qui peut être un problème pour les imprimantes sans plateau chauffant ou avec une puissance limitée.
Enfin, le prix du FR 71 est souvent 20 à 40 % plus élevé que celui d'un PLA standard. Pour des applications où la résistance à la chaleur n'est pas critique, un PLA technique ou un PETG peut être plus économique.
Comparaison avec d'autres filaments FR
La gamme FR comprend plusieurs références aux caractéristiques différentes. Par exemple, le filament FR 46 Carbone intègre des fibres de carbone pour une rigidité accrue, tandis que le FR 47 Bois contient des charges de bois pour un aspect naturel. Le FR 71 se situe entre ces deux extrêmes : il ne possède pas le renfort fibreux du FR 46, mais il offre une meilleure résistance à la chaleur que le FR 47. Pour des pièces nécessitant une stabilité dimensionnelle à température modérée sans sacrifier la facilité d'impression, le FR 71 est un bon compromis.
Utilisation dans des projets concrets
Le FR 71 est adapté à des pièces comme des boîtiers électroniques, des supports de câbles, des guides de ventilation ou des éléments de machines-outils exposés à une chaleur modérée (par exemple, près d'un moteur). Dans un projet de boîtier pour une alimentation électrique, le FR 71 permet de maintenir une géométrie stable jusqu'à 80 °C, ce qui est nettement supérieur à un PLA standard qui se déformerait dès 55-60 °C.
Pour les utilisateurs qui travaillent avec des imprimantes équipées d'une chambre chauffée, le FR 71 s'imprime avec une qualité constante. Cependant, il est important de vérifier la compatibilité avec votre buse : si elle est en laiton et que vous imprimez à 250 °C, l'usure sera plus rapide qu'à 230 °C. Une buse en acier trempé est recommandée pour des impressions longues ou répétées.
Réglages avancés pour améliorer la qualité
Pour minimiser le filage et les artefacts de surface, voici quelques ajustements issus de nos tests :
Ces paramètres peuvent varier selon votre imprimante. Testez d'abord sur une petite pièce avant de lancer une impression longue. Un réglage fin de la rétraction (par paliers de 0,2 mm) permet souvent de réduire le filage sans sacrifier la qualité des surfaces.
Où se procurer du FR 71 et vérifier sa qualité
Le FR 71 est disponible auprès de revendeurs spécialisés en impression 3D. Vérifiez la date de production sur l'emballage et l'état du sachet sous vide : une bobine mal scellée ou ancienne aura tendance à absorber l'humidité, ce qui dégrade la qualité d'impression. Privilégiez les lots récents et conservez la bobine dans un contenant hermétique avec un dessiccant après ouverture.
Pour les utilisateurs qui souhaitent approfondir leurs connaissances sur le choix des matériaux et des équipements, le guide pratique des équipements, consommables et services 3D de ce blog couvre les critères techniques essentiels. De plus, si vous envisagez de déléguer vos impressions à un prestataire, notre article sur le choix d'un service professionnel d'impression 3D détaille les critères de sélection, notamment la vérification des certifications matériaux et des fiches techniques.
Pour tirer le meilleur parti du FR 71, commencez par sécher la bobine, réglez votre plateau à 80 °C et imprimez une éprouvette de traction à 245 °C. Mesurez la déformation sous charge à 70 °C pour vérifier que le matériau correspond à vos besoins. Si la pièce doit supporter des chocs, orientez-vous plutôt vers un PETG ; si elle doit résister à plus de 90 °C, un polycarbonate sera plus adapté. Le FR 71 trouve sa place dans les projets où la stabilité thermique modérée et la facilité d'impression priment sur la résistance aux impacts.
