Dans le monde de l’impression 3D industrielle, les filaments chargés de fibres techniques représentent un choix haut de gamme pour obtenir des pièces résistantes, rigides et légères. En particulier, on discute souvent de PA12CF vs PA12CKF (filament chargé en carbone et filament chargé en carbone-aramide ou carbone kevlar). Les deux sont développés à base de PA12, une polyamide aux bonnes propriétés mécaniques et chimiques, mais ils diffèrent par le type de charge : le PA12CF est chargé exclusivement en fibre de carbone, tandis que le PA12CKF associe à la fibre de carbone des fibres d’aramide (Kevlar).
Vous trouverez ci-dessous un tableau comparant les principales propriétés mécaniques issues des fiches techniques, en se référant aux valeurs typiques pour le moulage 3D (lorsque disponibles) et au moulage par injection.
Tableau Comparatif des Propriétés Mécaniques
| Propriété | PA12 CF (Moulage 3D) | PA12 CF (Injection) | PA12 CKF (Injection) |
|---|---|---|---|
| Densité [g/cm³] | 1,08 (théorique) | 1,051 | 1,07 |
| Résistance au choc Charpy (sans entaille) | 55 kJ/m² | 60 kJ/m² | 35 kJ/m² |
| Résistance au choc Charpy (avec entaille) | 14 kJ/m² | 16 kJ/m² | 8 kJ/m² |
| Allongement à la rupture [%] | 7 | 4,9 | 5,4 |
| Charge de rupture en traction [MPa] | 50 | 125 | 70 |
| Module élastique en traction [MPa] | 3650 | 8900 | 4500 |
| Température d’extrusion recommandée [°C] | 220 – 250 | – | 200 – 220 (filament) |
| Température d’impression 3D recommandée [°C] | 220 – 240 | – | 250 – 255 |
| Séchage du matériau [heures °C] | 4 h @ 90°C | – | 4 h @ 80°C (filament) |
Analyse des Données du Tableau
- Densité : Les deux filaments présentent des valeurs de densité très similaires, autour de 1,07 – 1,08 g/cm³. Cela signifie que le poids des pièces imprimées varie peu entre PA12CF et PA12CKF, rendant les deux valables lorsque le poids spécifique doit rester faible.
- Résistance au choc Charpy : Le PA12CF (injection et 3D) montre des valeurs plus élevées, signe d’une bonne résilience. La contribution de l’aramide dans le PA12CKF n’augmente pas nécessairement la résistance au choc de manière significative, mais peut influencer positivement les propriétés tribologiques et l’élasticité de la pièce.
- Allongement à la rupture : Les valeurs sont assez similaires (4,9 % – 7 % pour PA12CF et 5,4 % pour PA12CKF). Le PA12CF 3D démontre un allongement légèrement plus élevé que l’injection, indiquant que le procédé d’impression 3D peut favoriser une moindre orientation des fibres et donc une plus grande ductilité.
- Charge de rupture en traction : Injection et 3D sont des modes de production différents, donc les valeurs doivent être interprétées avec prudence. Cependant, pour le PA12CF, le pic de 125 MPa en injection met en évidence le potentiel maximal de la formule, tandis qu’en impression 3D il descend à 50 MPa. Le PA12CKF en injection se situe à 70 MPa, une valeur intermédiaire : l’ajout d’aramide atténue légèrement la résistance pure à la traction de la fibre de carbone, mais offre d’autres avantages (ex. moindre usure).
- Module élastique : À part l’injection, en 3D le PA12CF atteint environ 3650 MPa, suffisant pour conférer à la pièce une bonne rigidité. Le PA12CKF atteint 4500 MPa en injection, montrant une rigidité supérieure à un PA12 standard, mais inférieure au PA12CF injecté (8900 MPa).
- Conditions d’impression : Les deux nécessitent un séchage pour éviter les défauts liés à l’humidité. Les températures d’extrusion recommandées pour PA12CF (220-240°C) et pour PA12CKF (250-255°C) entrent dans une plage typique des filaments techniques. Il est toujours conseillé d’utiliser une buse en acier trempé compte tenu de l’abrasivité des fibres.
Quand Choisir PA12CF et Quand Choisir PA12CKF
- PA12CF (filament chargé carbone) : il est idéal pour ceux qui recherchent une rigidité élevée et une bonne résistance aux chocs. Recommandé dans les applications mécaniques et structurelles où le poids doit rester contenu, comme les composants automobiles ou les pièces de drones.
- PA12CKF (filament chargé carbone et aramide/Kevlar) : offre un compromis intéressant entre rigidité et meilleure résistance à l’usure, grâce à la présence d’aramide. Si vous cherchez un filament aramide pour des applications où le frottement et l’abrasion sont des facteurs critiques, cette solution peut apporter un avantage.
Conclusion
En résumé, le choix entre filament chargé carbone et kevlar (PA12CKF) et filament chargé carbone (PA12CF) dépend des priorités du projet : si vous avez besoin d’une rigidité maximale et de bonnes performances aux chocs, PA12CF est une excellente option ; si vous souhaitez plus de polyvalence en termes de résistance à l’usure et une bonne maniabilité, le carbone kevlar peut être la solution la plus adaptée.
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