Filament pour impression 3D PEBA

De EduTech Wiki
Aller à la navigation Aller à la recherche

Filaments PEBA pour l’impression 3D FDM

Moonball avec filament Peba

Le PEBA (PolyEther Block Amide) est un élastomère haute performance utilisé en impression 3D FDM pour sa combinaison unique de souplesse, d’élasticité, de rebond et de faible densité. Plus léger qu’un TPU, plus résilient et souvent plus facile à extruder, il permet de produire des pièces fonctionnelles durables : charnières souples, absorbeurs de choc, grips ergonomiques, pièces dynamiques, amortisseurs, zones flexibles, etc. Contrairement au TPU, le PEBA conserve son élasticité même dans des environnements froids et offre un excellent retour d’énergie, ce qui en fait un matériau technique de choix pour les pièces sollicitées mécaniquement.

Cet article propose un comparatif de plusieurs filaments PEBA disponibles en FDM, leurs performances mécaniques, leurs réglages d’impression, puis des recommandations de design spécifiques à ce matériau.

Cet article a été négocié avec ChatGPT et le texte produit a été collé avec des très légères modifications. Rien n'a été vérifié, sauf les informations sur le fil SainSmart PEBA 90A que nous avons acheté et essayé.

Notre première impression confirme que ce fil est facile à imprimer, a un bon rebond (60% sur un "moonball"). Il semble être léger et quand-même robuste. Le balle est creuse à l'intérieur.

Voici les réglages utilisés sur notre Creality K1 Max pour la balle dans l'image:

  • filament fed from top.
  • Scaled to 5cm,
  • 2mm layers,
  • 2 walls,
  • 15% infill (cela concerne juste la "peau" structurée, l'intérieur est creux),
  • 240 deg.,
  • supports,
  • 50% cooling,
  • retraction 1,
  • Speed 30.

On pourrait probablement étaler le fil un peu plus et revoir le remplissage.

Propriés du PEBA

Le PEBA, le TPU et le TPE sont trois familles de matériaux flexibles, mais leurs comportements diffèrent nettement.

Dureté d'un filament

Dureté Shore A : La dureté Shore A est une mesure de la résistance d’un matériau souple (élastomères, caoutchoucs, TPU, PEBA, TPE, etc.) à la pénétration d’une pointe normalisée sous une force normalisée. Plus la valeur Shore A est élevée, plus le matériau est dur et moins il se déforme sous la pression. Le test est généralement défini par les normes ASTM D2240 et ISO 868.

La dureté Shore A est une mesure de la résistance d’un matériau souple (élastomères, caoutchoucs, TPU, PEBA, TPE, etc.) à la pénétration d’une pointe normalisée sous une force normalisée. Plus la valeur Shore A est élevée, plus le matériau est dur et moins il se déforme sous la pression. Le test est généralement défini par les normes ASTM D2240 et ISO 868.

Tableau des duretés Shore A les plus courantes

Dureté (Shore A) Description typique Matériaux/exemples
0–10A Gels ultra-souples, texture « collante » Gel silicone, certains TPE médicaux
20A Très mou, très facile à déformer TPE gels, semelles gel amortissantes
30A Mou, similaire à un élastomère de faible densité TPE très souple, joints très flexibles
40A Souple, se plie sans effort TPE/TPU très souples, ventouses
50A Souplesse de type « caoutchouc léger » Bandes élastiques, petites pièces amortissantes
60A Souple mais offrant une bonne résistance à la pression Flip-flops souples, composants amortissants
70A Souplesse standard du « caoutchouc » Joints toriques classiques, pneus de vélo pour enfants
80A Plutôt ferme, nécessite une force marquée pour se déformer TPU FDM courant (ex. TPU 82A), roues de roller souples
90A Très ferme, quasi rigide pour un élastomère TPU 90A en impression, semelles fermes, poignées d’outils
95A Limite du domaine souple, proche d’un plastique rigide TPU 95A, galets d’entraînement d’imprimante 3D
98–100A Très rigide pour un élastomère, proche du Shore D Polyuréthanes techniques, pièces semi-rigides

Le shore A n'est pas la seule mesure élasticité, l'allongement et le rebond en sont une autre.

Différences PEBA – TPU – TPE

PEBA
Très grande élasticité, rebond élevé, faible densité, excellente résistance à la fatigue. Le matériau reprend sa forme très rapidement et conserve sa flexibilité même après de nombreuses sollicitations. Idéal pour les pièces dynamiques et amortissantes.
TPU
Flexible mais plus dense et moins élastique. Le rebond est plus faible et la restitution d’énergie limitée. Plus rigide que le PEBA pour une dureté similaire. Convient bien aux pièces nécessitant un compromis flex/résistance. Très répandu, très documenté.
TPE
Famille très vaste (TPU, TPC, TPA…). Les TPE très souples sont souvent difficiles à imprimer en FDM. Rebond plus faible, rigidité modérée, résistance à la fatigue inférieure au PEBA. Le terme TPE est générique et ne garantit aucun comportement particulier.

En résumé : le PEBA dépasse généralement TPU et TPE en élasticité, rebond, légèreté et longévité mécanique. Le TPU reste plus simple à maîtriser, tandis que les TPE couvrent un spectre très large de propriétés mais rarement aussi performantes que le PEBA pour les pièces dynamiques.

Comparatif de certains filaments PEBA (FDM uniquement)

Marque / Modèle Dureté Températures (buse / lit) Allongement à rupture Densité Particularités Niveau info
SainSmart PEBA 90A ~90A 230–250°C / 60–70°C ~400–500% ~1.00 Rebond élevé (~78%), léger, impression rapide Faible
Kimya PEBA-S ~93A 240–250°C / 60–80°C >550% 1.01 Élasticité extrême, performance stable, formulation pro Élevé
Fillamentum Flexfill PEBA 90A 90A 225–245°C / 60–90°C 450–550% ~1.01 Très stable, facile à imprimer, résultats propres Élevé
Polymaker PolyFlex PEBA 90–95A 230–250°C / 50–70°C ~400–500% ~1.00 Oriented “sport / energy return” Moyen
TreeD PEBA ~92A 235–250°C / 60–80°C ~400–500% ~1.01 Très flexible, infos limitées Faible

Performances mécaniques du PEBA (FDM)

Marque / Modèle Dureté (Shore A) Allongement à rupture Rebond / Résilience Résistance à la fatigue Densité Notes mécaniques
SainSmart PEBA 90A 90A ~400–500% Élevé Bonne ~1.00 Très léger, très rebondissant, données limitées
Kimya PEBA-S 93A >550% Très élevé Excellente 1.01 Le plus performant et le plus constant
Fillamentum Flexfill PEBA 90A 90A 450–550% Élevé Très bonne ~1.01 Très bonne prédictibilité et stabilité
Polymaker PolyFlex PEBA 90–95A ~400–500% Moyen à élevé Très bonne ~1.00 Pensé pour les pièces dynamiques
TreeD PEBA ~92A ~400–500% Élevé Bonne ~1.01 Flexible mais moins documenté

Réglages d’impression recommandés (PEBA FDM)

Marque / Modèle Buse Temp. buse Temp. lit Vitesse Ventilation Conseils pratiques
SainSmart PEBA 90A 0.4–0.6 mm 230–250°C 55–70°C 20–45 mm/s 0–30% Filament à garder sec, impression plus rapide que TPU
Kimya PEBA-S 0.4–0.6 mm 240–250°C 60–80°C 20–40 mm/s Faible Excellente cohésion inter-couche, couches 0.20–0.28 idéales
Fillamentum Flexfill PEBA 90A 0.4–0.6 mm 225–245°C 60–90°C 20–45 mm/s Faible Très facile, tolère bien les variations de vitesse
Polymaker PolyFlex PEBA 0.4–0.6 mm 230–245°C 50–70°C 25–50 mm/s Faible Flow à ajuster légèrement, comportement souple
TreeD PEBA 0.4–0.6 mm 235–250°C 60–80°C 20–40 mm/s Faible Profil proche TPU souple, adhésion plateau importante

Recommandations de design pour le PEBA (FDM)

Épaisseurs et structures

  • Parois recommandées : 1,2 à 2,4 mm (2–4 lignes avec buse 0,6 mm).
  • Largeur d’extrusion : ≥120 % du diamètre de buse pour maximiser la cohésion.
  • Hauteur de couche idéale : 0,20–0,30 mm (max réaliste : 0,35 mm).
  • Remplissage flexible : 15–35 % (gyroid recommandé).
  • Remplissage pour rigidité : 50–70 %, mais perte de flexibilité.
  • Nombre de murs : 2–4 selon rigidité voulue.

Géométrie et conception

  • Favoriser les formes organiques : rayons, courbes, transitions douces.
  • Éviter les angles vifs et les détails <0,8 mm : le PEBA est trop souple.
  • Épaisseur pour torsion : parois ≥2 mm + remplissage gyroid.
  • Sections amortissantes : 2–3 mm d’épaisseur.
  • Charnières flexibles : rainures de 0,6–1,0 mm.
  • Tubes flexibles : paroi 1–1,6 mm.

Fonction mécanique

  • Compression : 3–5 mm d’épaisseur pour un excellent amortissement.
  • Clips : prévoir un jeu de 0,3–0,5 mm.
  • Pièces longues : ajouter des nervures verticales.
  • Rebond maximal : cavités internes + gyroid.

Limitations

  • Bridging médiocre : à éviter.
  • Supports : à limiter, faible densité, structure en arbre si possible.
  • Filetages plastiques : peu fiables → utiliser des inserts métal (à froid).

Liens

Fiches techniques
Récupérée de "https://edutechwiki.unige.ch/fmediawiki/index.php?title=Filament_pour_impression_3D_PEBA&oldid=184828"