ColorFabb XT CF20 : test du filament composite carbone, réglages et limites
Le composite à fibres de carbone courtes dans un filament d'impression 3D promet rigidité et stabilité dimensionnelle, mais son comportement réel dépend autant de la qualité du mélange que des paramètres d'extrusion. Le ColorFabb XT CF20, conditionné en bobine de 750 grammes, utilise une base copolyester (XT) chargée à 20 % de fibres de carbone. Ce matériau se positionne entre un PLA renforcé classique et un polycarbonate technique, avec un retrait annoncé faible et une résistance mécanique élevée.
Avant d'aborder les réglages, un point sur la compatibilité machine est indispensable. La présence de fibres abrasives impose une buse en acier trempé ou en rubis. Une buse standard en laiton se dégrade en moins de 100 grammes de filament extrudé, ce qui altère la qualité de pose et peut obstruer le hotend. Le diamètre recommandé pour la buse est de 0,5 mm minimum, car les fibres mesurent environ 0,1 mm de long et risquent de bloquer un orifice plus étroit.
Propriétés mécaniques et thermiques annoncées
ColorFabb communique une température de transition vitreuse (Tg) de 78 °C pour la matrice XT, contre 55–60 °C pour un PLA standard. La charge carbone augmente le module élastique d'environ 300 % par rapport à la base vierge, ce qui donne une rigidité comparable à celle d'un ABS renforcé, mais avec un retrait bien inférieur. L'allongement à la rupture chute à moins de 3 %, signe d'un matériau cassant sous contrainte de traction.
En pratique, le XT CF20 supporte une température de service continu de 75 °C environ, ce qui le rend adapté à des pièces exposées à la chaleur modérée d'un habitacle automobile ou d'un boîtier électronique fermé. Il ne faut pas le confondre avec les filaments ignifugés comme le FR 67, qui offrent une tenue au feu certifiée UL94 V-0 mais une rigidité moindre. Pour un comparatif détaillé sur les matériaux ignifugés, le filament ignifugé : normes, compatibilité et points clés avant de commander apporte des éléments utiles.
Paramètres d'impression recommandés
La plage de température du ColorFabb XT CF20 s'étend de 240 à 265 °C, avec une valeur moyenne de 255 °C pour la plupart des hotends de qualité. Le plateau chauffant doit être maintenu entre 70 et 90 °C, de préférence avec un adhésif type BuildTak ou un ruban polyimide. L'impression sur verre nu pose problème : les pièces se décollent en cours de tirage à cause des contraintes internes, même si le retrait global est faible.
La vitesse d'impression ne doit pas dépasser 45 mm/s. Au-delà, le débit chute car les fibres carbone augmentent la viscosité du fondu. Une rétraction modérée de 2 à 3 mm à 30 mm/s limite le filandrage, sans toutefois le supprimer totalement sur les ponts longs. L'utilisation d'un ventilateur de refroidissement à 50 % dès la première couche améliore la qualité des surfaces inclinées.
Comportement en impression : adhérence et finition
La première couche exige un réglage fin du Z-offset, car le matériau ne s'écrase pas comme un PLA souple. Un espace de 0,05 mm de trop provoque un décollement immédiat. Une fois réglé, l'adhérence sur BuildTak est excellente, sans nécessiter de colle ou de spray. Le retrait mesuré sur un cube de 50 mm est de 0,2 à 0,3 %, ce qui est légèrement meilleur qu'un PLA standard (0,4 %).
La surface des pièces présente un fini mat et légèrement rugueux au toucher, caractéristique des composites chargés. Les fibres affleurent en surface, ce qui donne un aspect technique mais peut nécessiter un ponçage si l'esthétique est prioritaire. Le post-traitement mécanique est aisé : usinage, perçage et filetage tiennent bien sans écaillage, contrairement aux filaments très chargés en matériaux céramiques.
Essais de débit et limites pratiques
Sur une buse de 0,5 mm en acier trempé, le débit maximal stable atteint 8 mm³/s à 255 °C. Au-delà, la pression dans le hotend monte et provoque une sous-extrusion irrégulière. Pour des pièces de grande hauteur, un volume de couche de 0,2 mm de hauteur et 0,45 mm de largeur donne le meilleur rapport vitesse/qualité. Les tests de pontage montrent une tenue correcte pour des portées de 20 mm, mais au-dessus de 30 mm des cordages apparaissent.
Un point négatif souvent rapporté dans les tests indépendants est la fragilité des premières couches si la température du plateau descend sous 70 °C. Les pièces se déforment alors en périphérie, créant un effet de warping localisé. Par ailleurs, le XT CF20 absorbe l'humidité atmosphérique plus vite qu'un PLA : après 48 heures à 60 % d'humidité, des bulles apparaissent à l'extrusion. Un séchage à 60 °C pendant 6 heures avant utilisation est recommandé.
Comparaison avec d'autres filaments techniques
Face au XT CF20, le FR 67 ignifugé offre une tenue au feu certifiée mais une rigidité inférieure de 40 % en module de flexion. Le FR 47 Bois associe une charge bois à une matrice ignifugée, ce qui le destine à un autre usage décoratif et réglementaire. Pour des pièces purement structurelles sans exigence de feu, le XT CF20 reste un choix pertinent grâce à son faible retrait et sa rigidité.
Le coût d'une bobine de 750 grammes se situe dans la moyenne haute des composites techniques, mais le rapport rigidité/facilité d'impression est favorable comparé à un polycarbonate pur, qui nécessite une chambre chauffée et un plateau à 110 °C. Le XT CF20 s'imprime sur une machine ouverte avec plateau à 80 °C et une bonne enceinte partielle.
Stockage et durée de vie
La bobine de 750 grammes est livrée dans un sachet sous vide avec un sachet de gel de silice. Une fois ouvert, le filament doit être conservé dans un boîtier sec à moins de 20 % d'humidité relative. Sans cela, l'absorption d'eau dégrade la qualité d'impression en une semaine. Les utilisateurs qui impriment par intermittence gagnent à utiliser un boîtier de séchage actif à 45 °C en continu.
Pour une première approche de ce composite, il est conseillé de commencer par un test de calibration en forme de tour de refroidissement. Les pièces fines ou avec des surplombs à 45° sans support sont un bon indicateur de la qualité du filament. En cas de doute sur la compatibilité avec son imprimante, consulter un service professionnel peut éviter des essais coûteux. Le service d'impression 3D NL 13 propose une traçabilité matière qui permet de valider un prototype avant d'investir dans une bobine complète.
