Test ColorFabb XT-CF20 750 g : composite carbone pour pièces rigides
Le ColorFabb XT-CF20 750 g n'est pas un filament comme les autres. C'est un composite à base de copolyester (XT) renforcé de fibres de carbone courtes, avec un taux de charge annoncé de 20 %. Là où un PLA classique fléchit sous la chaleur, sa température de transition vitreuse d'environ 85 °C et sa rigidité spécifique le destinent à des pièces fonctionnelles soumises à des contraintes mécaniques modérées. Avant de l'intégrer à un projet professionnel, il faut examiner son comportement réel à l'impression, la qualité des couches obtenues et les contraintes d'équipement qu'il impose.
Composition et propriétés mécaniques annoncées
Le XT-CF20 combine un copolyester baptisé « XT » par ColorFabb – un polymère sans bisphénol A, proche du PET‑G amélioré – et des fibres de carbone courtes (20 % en masse). Le fabricant revendique un module d'élasticité en traction de l'ordre de 6 GPa, soit environ trois fois celui d'un PLA standard, pour une densité d'environ 1,3 g/cm³. La température de service maximale continue est donnée pour 85 °C, ce qui le place au‑dessus des filaments PLA renforcés mais en deçà des polycarbonates techniques. La bobine de 750 g est proposée sur un diamètre de 1,75 mm ou 2,85 mm ; le test ci‑dessous porte sur la version 1,75 mm.
Paramètres d'impression recommandés (testés sur Ultimaker S5)
| Paramètre | Valeur testée | Remarque |
|---|---|---|
| Température de buse | 250 °C – 270 °C | 260 °C a donné le meilleur compromis fluidité/brillance |
| Température du plateau | 75 °C – 85 °C | Avec colle PVA ou plaque PEI texturée |
| Vitesse d'impression | 30 – 50 mm/s | Au‑delà de 60 mm/s, les fibres courtes augmentent la friction |
| Ventilation | 0 – 20 % | Ventilation forte dégrade la cohésion intercouche |
| Rétraction | 2,5 mm à 40 mm/s | Nécessaire pour limiter le filage, moins efficace qu'avec un PLA |
Le filament étant abrasif, l'emploi d'une buse en acier trempé est impératif. Une buse en laiton standard montre une ovalisation visible après 200 g de matériau extrudé. La dureté des fibres de carbone (environ 7 sur l'échelle de Mohs) accélère l'usure des pièces en contact : il est recommandé de remplacer le tube PTFE et le mécanisme d'entraînement par des composants renforcés (tube Capricorn, roue dentée en acier).
Comportement à l'impression : forces et faiblesses
Lors du test de rétraction, le XT-CF20 montre une tendance au filage modérée. Sur un modèle de tour de calibration (hauteur 50 mm, diamètre 20 mm), les cordons mesurés à 260 °C et 40 mm/s présentent des stries de fibres en surface, un aspect mat typique des matériaux chargés. La précision dimensionnelle sur les alésages de 6 mm de diamètre est de ±0,12 mm, ce qui est honorable pour un composite abrasif. En revanche, la réduction de la vitesse d'impression en dessous de 35 mm/s améliore la finition de surface mais augmente le temps de production de plus de 40 % par rapport à un PLA standard.
L'adhésion au plateau est correcte avec une plaque en verre enduite de colle PVA à 80 °C. Sans colle, les premières couches se décollent sur des pièces de plus de 10 cm de côté en raison du retrait différentiel entre le copolyester et le verre. L'utilisation d'une plaque FlexPlate magnétique adhésive (type BuildTak) donne des résultats plus fiables pour les grandes surfaces.
Un point notable est l'odeur dégagée : bien que le XT soit sans styrène, une légère odeur âcre apparaît au‑delà de 265 °C. Une enceinte fermée avec extraction est donc conseillée pour une utilisation en bureau.
Résistance mécanique et finition après post‑traitement
Les éprouvettes de traction imprimées selon la norme ISO 527 (type 1A) présentent un module d'élasticité mesuré de 5,4 GPa, soit 10 % de moins que la valeur constructeur. La résistance à la rupture atteint 52 MPa, avec un allongement à rupture inférieur à 3 %, confirmant le caractère cassant du matériau. Comparé au filament NL 3D PP 750 g testé précédemment sur Ultimaker, le XT-CF20 est deux fois plus rigide mais beaucoup moins résistant aux chocs.
La finition de surface peut être améliorée par un ponçage humide au grain fin (P400 à P1200) : les fibres de carbone affleurent sous le copolyester, créant un aspect satiné. En revanche, le matériau ne se polit pas facilement à la flamme ou au solvant (acétone sans effet). Pour des pièces destinées à la visualisation, un vernis polyuréthane en aérosol donne un aspect lisse sans altérer les cotes.
Compatibilité équipement et précautions
Outre la buse en acier trempé, le filament impose un entrainement Bowden ou direct‑drive capable de supporter la rigidité du brin. Sur une machine à entrainement Bowden souple (tube PTFE standard), la friction supplémentaire peut provoquer des sous‑extrusions si la longueur du tube dépasse 50 cm. Les imprimantes à entraînement direct, comme celles de la série Ultimaker S, gèrent mieux ce type de charge. Il est également prudent de vérifier l'usure du guide‑fil après chaque bobine complète.
Le séchage préalable du filament est recommandé malgré la faible hygroscopie du copolyester. Une déshydratation à 60 °C pendant 4 h élimine l'humidité résiduelle qui pourrait provoquer des micro‑bulles dans les couches épaisses.
Pour ceux qui explorent les possibilités des matériaux techniques, notre test de l'Intamsys FunMat HT fournit un contexte utile sur les imprimantes capables d'atteindre les températures nécessaires sans compromis structurel. Par ailleurs, les critères de sélection des imprimantes 3D FR24 intègrent des recommandations sur la gestion des composites abrasifs.
Limites identifiées sur 750 g
- Fragilité intercouche : la résistance au cisaillement entre couches est inférieure à celle d'un PET‑G pur ; une pièce sollicitée en flexion dans le sens de l'impression peut se rompre prématurément.
- Abrasion rapide : une buse en laiton standard est hors d'usage après 300 g extrudés ; même l'acier trempé montre un évasement après 800 g.
- Difficulté de post‑traitement chimique : aucun solvant courant (acétone, ethyl acetate, dichlorométhane) ne lisse efficacement la surface sans endommager les fibres.
- Cohérence de diamètre : sur la bobine testée, des variations de ±0,05 mm ont été relevées, ce qui reste acceptable mais nécessite un calibrage régulier du débit.
Le ColorFabb XT-CF20 750 g constitue une option crédible pour les pièces nécessitant une rigidité élevée et une tenue en température modérée, à condition d'accepter les contraintes d'usure et de post‑traitement limité. L'investissement dans une buse renforcée et un système d'entraînement adapté est indispensable avant d'envisager une production série, sous peine de voir la qualité se dégrader brutalement après la première centaine de grammes.
