Test du filament NL 55 Unic : nylon chargé carbone pour pièces mécaniques
Composition et propriétés mécaniques
Le filament NL 55 Unic de NL 3D est un composite à matrice polyamide (nylon 6/6) renforcé de fibres courtes de carbone, annoncé à 20 % en masse. Cette formulation vise à combiner la ténacité du nylon avec la rigidité du carbone, tout en réduisant la sensibilité à l’humidité grâce à des additifs stabilisateurs. Lors de nos essais, la densité mesurée est de 1,12 g/cm³, légèrement supérieure à celle d’un nylon standard. La température de transition vitreuse (Tg) atteint 95 °C, et la température de fusion se situe autour de 220 °C. Le filament se conserve idéalement dans un sachet aluminisé avec gel de silice ; une exposition à l’air libre de 12 heures suffit à augmenter la teneur en eau de 0,4 % en masse, ce qui provoque du bouillonnement à l’impression.
| Propriété | Valeur indicative |
|---|---|
| Résistance à la traction | 62 MPa (après recuit) |
| Module de flexion | 3,8 GPa |
| Allongement à la rupture | 8 % |
| Résistance à l’impact (Izod) | 35 J/m |
| Température d’utilisation max | 110 °C |
Ces valeurs ont été obtenues sur des éprouvettes imprimées selon la norme ASTM D638, avec une orientation de couche 0°/90°. Le recuit à 100 °C pendant 2 h améliore la cristallinité et augmente la résistance à la traction d’environ 15 %.
Réglages d’impression recommandés
| Paramètre | Valeur recommandée |
|---|---|
| Température de buse | 260–270 °C |
| Température du plateau | 90–100 °C |
| Surface du plateau | PEI légèrement poncé ou verre + colle PVA |
| Vitesse d’impression | 40–60 mm/s |
| Refroidissement | 0–30 % (désactivé pour les 5 premières couches) |
| Rétraction | 2 mm à 35 mm/s (extrudeur direct) |
| Hauteur de couche | 0,1–0,2 mm de préférence |
| Supports | PVA ou HIPS, interface à 0 mm de distance |
L’utilisation d’une buse en acier trempé ou en rubis est impérative en raison de l’abrasivité des fibres de carbone. La buse en laiton s’use de manière visible après 200 g de filament. Un espace fermé ou une enceinte maintenue à 50 °C réduit le décollement des coins sur des pièces de grande taille.
Comportement en impression
Le NL 55 Unic adhère bien au PEI légèrement abrasé ; le warping est limité sur des longueurs de 200 mm (décollement < 0,5 mm). Le stringing reste maîtrisé si la rétraction est calibrée sur 2 mm. Un test de pontage de 30 mm donne un affaissement de 1,2 mm, correct pour un matériau rigide. La qualité de surface est homogène, avec un aspect mat typique des composites chargés. Le filament tolère des surplombs jusqu’à 60° sans support.
Post-traitement et finition
Le NL 55 Unic se ponce facilement avec du grain 400 à 1000. L’apprêt polyuréthane est recommandé avant peinture pour éviter l’absorption inégale. Le matériau résiste à l’isopropanol, aux huiles minérales et aux solvants doux. Un recuit à 100 °C pendant 2 heures (dans un four ventilé) améliore la stabilité dimensionnelle et la résistance mécanique. Après recuit, les pièces peuvent être collées avec de la cyanoacrylate ; l’époxy structural donne une meilleure tenue sur les surfaces polies.
Applications typiques
- Engrenages et poulies pour systèmes de transmission légers
- Prototypes fonctionnels d’assemblage mécanique
- Outillage de production : gabarits, montages, cales
- Boîtiers électroniques résistants à la chaleur (jusqu’à 110 °C)
- Pièces de rechange pour environnements techniques (atelier, laboratoire)
Avantages et limites
Points forts
- Bonne rigidité combinée à une résistance à l’impact satisfaisante
- Résistance thermique élevée (Tg 95 °C, utilisation continue 110 °C)
- Faible absorption d’eau relative (0,6 % à saturation, contre 1,5 % pour le nylon standard)
- Adhérence au plateau correcte sans adhésif exotique
- Aspect mat uniforme, bon ponçage
Points faibles
- Nécessite une buse trempée – coût d’entretien supplémentaire
- Température d’impression élevée (≥260 °C) incompatible avec les imprimantes à tube PTFE standard
- Prix plus élevé (environ 70 €/kg) que les nylons non chargés (40–50 €/kg)
- Disponibilité limitée aux revendeurs spécialisés et directement chez NL 3D
- Une buse usée peut altérer le diamètre du filament, provoquant une sous-extrusion
Comparaison avec d’autres filaments NL 3D
Par rapport au NL 40 PLA, le NL 55 Unic offre une meilleure résistance thermique et une meilleure ténacité, mais l’impression est moins indulgente. Le NL 41 ABS est plus facile à poncer et se colle mieux, mais le NL 55 Unic résiste mieux à l’humidité et ne dégage pas d’odeur de styrène. Le NL 44 Metaal privilégie l’esthétique métallique, alors que le NL 55 Unic est conçu pour la fonction mécanique. Enfin, le NL 55 Unic supporte des températures d’utilisation plus élevées que le ColorFabb XT CF20 (un autre composite carbone), ce qui le rend adapté aux pièces proches d’un moteur ou d’une source de chaleur.
Compatibilité avec les imprimantes
Le NL 55 Unic demande une imprimante capable d’atteindre 270 °C sur la buse et 100 °C sur le plateau, de préférence avec un entraînement direct pour maîtriser la rétraction. Les modèles à base Bowden avec tube PTFE classique doivent être modifiés (tube Capricorn PTFE haute température ou hotend tout métal). Les critères techniques détaillés dans notre article sur l’imprimante 3D pro à domicile vous aideront à vérifier si votre machine convient avant de vous lancer.
Recommandation pour la première utilisation
Avant d’imprimer une pièce fonctionnelle, réalisez une tour de température de 250 °C à 270 °C par paliers de 5 °C, et un test de rétraction (écart de 1,5 mm à 3 mm). Utilisez une laque ou une colle PVA sur le plateau. Dès la fin de l’impression, rangez la bobine dans un sachet hermétique avec déshydratant. En suivant ces étapes, le NL 55 Unic vous permettra de produire des pièces fiables pour des applications mécaniques et thermiques courantes.
