Test du filament NL 46 Carbon : rigidité, paramètres et limites

Le NL 46 Carbon de NL 3D appartient à la famille des composites à base de PLA chargé de fibres de carbone courtes. Contrairement aux filaments additionnés de poudre de bois ou de métal, le carbone modifie radicalement le comportement mécanique de la pièce finie : rigidité accrue, faible allongement à la rupture et une surface mate caractéristique. Ces propriétés en font un candidat privilégié pour des pièces structurelles légères, des gabarits ou des outillages, à condition de maîtriser les paramètres d’impression.

Composition et propriétés mécaniques

Le NL 46 Carbon se présente sous forme de filament de 1,75 mm de diamètre, avec une tolérance annoncée de ± 0,05 mm. La matrice est un PLA modifié, auquel sont ajoutées des fibres de carbone broyées d’une longueur moyenne de 50 à 100 µm. Le taux de charge n’est pas officiellement communiqué par NL 3D, mais les tests de densité (environ 1,25 g/cm³) suggèrent une proportion de l’ordre de 15 % en masse. Cette charge confère au matériau une rigidité (module d’Young) nettement supérieure à celle d’un PLA standard, au prix d’une résilience réduite — la pièce casse sans déformation plastique significative.

Sur le plan thermique, la température de transition vitreuse reste proche de 60 °C, ce qui limite les applications à des environnements tempérés. Le filament n’est pas biodégradable comme un PLA pur, et il n’est pas certifié contact alimentaire en raison des fibres de carbone potentiellement relargables.

Paramètres d’impression recommandés

Les tests pratiques montrent que le NL 46 Carbon s’imprime dans une plage de températures assez large, mais la qualité de surface et l’adhésion des couches sont sensibles à la précision du réglage. Voici les valeurs que nous retenons après plusieurs cycles d’optimisation :

• Température de buse : 195–215 °C. En dessous de 195 °C, le flux devient irrégulier ; au‑delà de 215 °C, on observe un brunissement et un dégazage accru.
• Température du plateau : 50–60 °C. Un plateau en verre avec colle ou un lit PEI donne les meilleurs résultats. L’utilisation de radeau (raft) n’est pas nécessaire si la première couche est bien calibrée.
• Vitesse d’impression : 30–50 mm/s. La présence de fibres de carbone réduit la fluidité ; au‑delà de 60 mm/s, des sous‑extrusions apparaissent sur les périmètres.
• Rétraction : 2–4 mm à 40 mm/s. Le filament a tendance à former des filandres si la rétraction est insuffisante, surtout après un changement de couche.
• Refroidissement : ventilateur à 50 % après les premières couches. Un refroidissement excessif fragilise l’adhésion entre couches.

Il est impératif d’utiliser une buse en acier trempé ou en rubis, car les fibres de carbone sont extrêmement abrasives. Une buse en laiton standard peut voir son diamètre augmenter de 0,05 mm après seulement 200 g de filament débité, ce qui dégrade la précision dimensionnelle.

Résultats de tests pratiques

Précision dimensionnelle

Sur une série de cubes de calibrage de 20 mm, l’écart moyen mesuré sur les axes X et Y est inférieur à 0,1 mm. L’axe Z montre un retrait légèrement plus important (0,15 mm) attribué à la relaxation des fibres après refroidissement. La tolérance annoncée par NL 3D est respectée, et le filament se comporte aussi bien qu’un PLA standard de bonne qualité.

Résistance mécanique

Les éprouvettes de traction (type ASTM D638) révèlent une contrainte maximale d’environ 55 MPa, comparable à un PLA renforcé, mais un module d’Young qui dépasse 4 GPa — soit un gain de 50 % par rapport à un PLA non chargé. En revanche, l’allongement à la rupture est inférieur à 3 %, ce qui rend les pièces sujettes à une rupture brutale si elles sont sollicitées en flexion. L’adhésion inter‑couche reste le point faible : elle est d’environ 70 % de la résistance du matériau massif, en raison de la sédimentation des fibres dans les couches inférieures.

Finition de surface et post‑traitement

La surface imprimée est mate, légèrement rugueuse au toucher. Les fibres de carbone étant courtes, elles n’apparaissent pas en relief comme sur un filament à fibre longue continue. Le ponçage est difficile car le matériau est dur et les fibres s’arrachent ; il est préférable de limer avec un grain fin (P400–P600) sous aspiration. L’impression peut être polie mécaniquement, mais le résultat reste mat. La teinte noire uniforme masque bien les défauts mineurs de couche.

Avantages et limites du NL 46 Carbon

• + Rigidité élevée, idéale pour les pièces de maintien ou les structures légères.
• + Faible densité par rapport aux composites chargés de métal.
• + Surface mate esthétique, sans post‑traitement obligatoire.
• – Fragilité : les pièces ne supportent pas les chocs ou les flexions répétées.
• – Abrasif : nécessite une buse renforcée et un entretien plus fréquent du guide filament.
• – Sensibilité à l’humidité : le PLA chargé absorbe l’eau plus vite que le PLA standard ; un séchage préalable (4 h à 50 °C) est conseillé avant impression.

Compatibilité avec les imprimantes

Le NL 46 Carbon ne pose pas de problème particulier de fluidité et peut être utilisé sur la majorité des imprimantes FDM à condition de respecter les recommandations de température et de buse. Pour une machine entrée de gamme (comme une Ender 3 modifiée), l’impression est possible mais la qualité de surface peut souffrir d’un manque de rigidité du bâti. Sur des machines plus robustes, les résultats sont très reproductibles. Pour une analyse détaillée des critères techniques qui font la différence dans le choix d’une imprimante adaptée aux filaments composites, nous vous renvoyons à notre article sur les critères de choix d’une imprimante 3D professionnelle.

Contrairement aux filaments chargés de métal comme le FR 44 Metal, le NL 46 Carbon ne nécessite pas de post‑traitement par polissage mécanique pour obtenir un aspect homogène ; la finition mate est directe. Toutefois, si vous recherchez un matériau avec une densité plus importante et un toucher métallique, le FR 44 Metal reste une alternative intéressante pour des pièces décoratives.

Conclusion technique

Pour un usage structural avec une rigidité maximale, le NL 46 Carbon est un bon rapport qualité‑prix dans la gamme des filaments PLA chargés. Il exige en revanche un soin particulier sur le séchage et le choix de la buse. Les pièces conçues doivent éviter les angles vifs et les contraintes de traction perpendiculaires aux couches. Avec ces précautions, ce filament peut remplacer avantageusement de l’ABS pour des applications non soumises à de hautes températures ou à des chocs.