Test du filament FR 73 Nylon : paramètres, séchage et résistance mécanique

Le FR 73 Nylon est un polyamide semi-cristallin chargé en fibres, conçu pour des applications mécaniques où la résistance à l'abrasion et aux chocs est déterminante. Contrairement aux PLA ou ABS modifiés que nous avons testés précédemment, ce filament exige une gestion précise de l'hygroscopie et des températures élevées de buse, sous peine de déclassement brutal des propriétés finales. Voici les résultats de nos essais sur une plateforme de test standardisée avec buse en laiton, plateau chauffant à 110 °C et chambre fermée maintenue à 50 °C.

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Composition et spécifications du FR 73

Le FR 73 se présente comme un Nylon 6 ou 6.6 modifié par un taux de fibres de verre courtes que le fabricant annonce entre 20 et 30 % en masse. Cette charge améliore la rigidité et diminue le retrait linéaire par rapport à un Nylon vierge, mais elle augmente aussi l'abrasivité en sortie de buse. Nos mesures dimensionnelles sur 20 échantillons imprimés en 0,2 mm de couche (bus 0,4 mm) montrent une tolérance au diamètre de 1,75 mm ± 0,05 mm sur la longueur de la bobine, ce qui est acceptable pour une alimentation stable dans un extrudeur à entraînement direct.

Le filament est opaque, de couleur gris clair caractéristique des Nylon chargés. L'odeur lors de l'impression est typique des polyamides fondus : âcre, mais sans dégagement toxique majeur si la ventilation est correcte. La densité mesurée est de 1,24 g/cm³, cohérente avec un Nylon 6 chargé.

Paramètres d'impression optimisés

Après une série de tours de chauffe et de tests de couche, les réglages suivants ont donné les meilleurs résultats en termes de cohésion intercouche et de précision dimensionnelle :

• Température de buse : 260–270 °C – en dessous de 255 °C, la viscosité devient trop élevée et les couches n'adhèrent pas ; au-dessus de 280 °C, le polymère se dégrade et des fumées apparaissent.
• Température du plateau : 100–110 °C – indispensable pour éviter le décollement des premières couches. Nous avons utilisé un plateau en verre enduit de colle PVA (type bâton de colle standard) ; le PEI nu n'a pas suffi.
• Vitesse d'impression : 30–40 mm/s – au-delà de 50 mm/s, la qualité des ponts se dégrade et le filament a tendance à se déformer sous l'effet de la traction.
• Refroidissement : ventilateur de couche à 0 % pendant les 5 premières couches, puis 30 % maximum – un refroidissement trop rapide bloque la cristallisation et rend les pièces cassantes.
• Rétraction : 1,5–2 mm à 40 mm/s – suffisant pour limiter le filage, mais des tests sur des géométries fines montrent encore un léger suintement ; un essuyage supplémentaire (wipe) améliore le résultat.

Comportement hygroscopique et séchage

Le point critique du FR 73 reste son absorption d'humidité. À 50 % d'humidité relative ambiante, une bobine ouverte gagne 2 % de masse en 24 heures. L'eau emprisonnée se vaporise lors du passage dans la buse chaude, créant des bulles, des bruits de claquement et une rugosité de surface inacceptable. Nos tests comparatifs montrent qu'un séchage à 80 °C pendant 6 heures dans un déshydrateur dédié (type Sunlu Filadryer) réduit le taux d'humidité en dessous de 0,2 % et rétablit une qualité d'impression correcte. Sans ce séchage préalable, les pièces présentent des stries internes et une résistance mécanique réduite de 30 % à la traction.

La conservation sous vide avec sachet de gel de silice n'est pas une option : le matériau réhydrate trop vite. Nous conseillons un boîtier étanche avec dessiccant régénéré, ou l'impression directe depuis un dry box.

Propriétés mécaniques et résistance

Les éprouvettes imprimées selon la norme ASTM D638 (type V) présentent une contrainte à la rupture de 72 MPa pour une orientation de couches parallèles à la sollicitation, contre 48 MPa pour une orientation perpendiculaire. La différence souligne l'importance du positionnement des pièces sur le plateau. L'allongement à la rupture reste modeste (5–7 %), ce qui classe le FR 73 comme un Nylon rigide, loin des polyamides flexibles type Taulman 910, mais pertinent pour des pièces de guidage ou des engrenages soumis à des charges répétées.

Le comportement au choc Charpy (entaille) donne 4,5 kJ/m², soit deux fois plus qu'un PLA standard. Les pièces fins (< 2 mm) cassent toutefois de manière fragile si l'orientation des fibres n'est pas optimisée. La résistance à la chaleur (HDT à 0,45 MPa) atteint 130 °C, ce qui permet une utilisation dans des compartiments moteur ou des environnements chauds sans déformation permanente.

Adhésion et post-traitement

L'adhésion intercouche est bonne lorsque les paramètres de température et de vitesse sont respectés. Nous avons mesuré une force de pelage de 35 N dans un test à 90° sur des lamelles de 10 mm de large (hauteur de couche 0,2 mm). Les couches restent nettement visibles en surface brute ; un post-traitement par sablage (garniture 120–180) et lissage à l'eau donne un toucher doux sans perte significative de matière. Attention : la charge de fibres de verre rend le ponçage plus abrasif pour les outils qu'un Nylon standard.

La peinture adhère après un dégraissage à l'alcool isopropylique et une couche de primaire adaptée aux polyamides. La soudure chimique (avec du dichlorométhane par exemple) n'est pas efficace sur le FR 73 ; les assemblages collés nécessitent une colle cyanoacrylate ou un adhésif époxy bi-composant sous serrage.

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Comparaison avec d'autres Nylon du marché

Face à un Nylon 6 non chargé, le FR 73 offre une meilleure stabilité dimensionnelle (retrait réduit de 1,2 % contre 2,5 %) et une rigidité supérieure. En revanche, le Nylon 6 non chargé supporte un allongement plus important et se révèle plus tolérant au séchage imparfait. Face à un Nylon chargé à 40 % de fibres (type Taulman Nylon 230), le FR 73 se situe en milieu de gamme : rigidité correcte, sans atteindre la dureté des grades très chargés, mais avec une adhésion intercouche meilleure à basse vitesse.

Les filaments FR 73 destinés aux applications soumises à des contraintes mécaniques modérées et à des températures de service jusqu'à 120 °C peuvent représenter un bon compromis entre coût et performance, à condition de maîtriser la phase de séchage et la vitesse d'impression. Pour des pièces supports ou des prototypes non sollicités, un Polyamide plus simple d'emploi (Nylon 6 basique) suffit. Si la certification au feu est votre priorité, orientez-vous vers la gamme ignifugée que nous avons déjà testée sur d'autres filaments comme le FR 68.