Filament PLA vs ABS: analyse des émissions de nanoparticules et différences

PLA Y ABS emisiones de nanopartículas en impresiones 3D

Écrit par Lucas Martini

Written by Lucas Martini

Escrito porLucas Martini

mai 5, 2020

I. Qu’est-ce que le PLA et l’ABS ?

PLA (acide polylactique) et ABS (acrylonitrile butadiène styrène) sont 2 types de polymères largement utilisés dans l’impression 3D.

1. PLA (acide polylactique) :

    • Origine : Dérivé de ressources naturelles telles que l’amidon de maïs ou la canne à sucre.
    • Caractéristiques : Biodégradable, faible toxicité, émet moins de gaz toxiques pendant l’impression. Convient aux projets respectueux de l’environnement et à l’impression de prototypes.

2. ABS (acrylonitrile butadiène styrène) :

      • Origine : Plastique thermoplastique dérivé du pétrole.
      • Caractéristiques : Robuste, résistant et durable. Émet des vapeurs légèrement toxiques pendant l’impression, il est donc recommandé d’imprimer dans une zone bien ventilée. Idéal pour les pièces nécessitant une résistance mécanique.

Parmi les thermoplastiques couramment utilisés en fabrication additive, aussi bien chez les pros que chez les makers particuliers, le PLA et l’ABS sont des filaments très répandus. Le PLA très facile à imprimer, nécessite de faibles températures.

L’ABS propose des caractéristiques techniques supérieures, mais impose souvent l’utilisation d’une enceinte fermée, voir chauffée pour éviter les phénomènes de rétractation et dégage de fortes odeurs de plastique. Nous avons mesuré les émissions de nanoparticules de ces deux filaments d’impression 3D. Le PLA est-il moins nocif que l’ABS ?🤔

Filament PLA vs ABS

II. Comparatif PLA vs ABS : le protocole

Nous avons procédé à deux séries de mesures sur la même imprimante. Le même objet a été imprimé avec des valeurs de température de buse et plateau propre à chaque filament. 215°/60°C pour le PLA250°/110°C pour l’ABS. Les filaments proviennent du même fabricant pour retrouver de caractéristiques les plus similaires possibles.

Il est possible de trouver de grandes différences de composition entre des mêmes familles de thermoplastiques venant de fabricants différents. Cette base est souvent similaire, mais il existe une quantité conséquente d’additifs potentiels que chaque fabricant peut ajouter pour donner des propriétés spécifiques : couleur, résistance mécanique, thermique, texture…

L’imprimante a été mise dans un caisson Alveo3D 60x60x60cm sans activer le système de filtration d’air.

La mesure des particules est réalisée à l’aide d’un compteur à condensation (CPC). L’appareil mesure précisément la gamme de particules de 20 à 100nm. Entre chaque test, le local est ventilé et un relevé de la concentration de particules est fait dans l’air ambiant.

 

III. Comparatif PLA vs ABS : résultats

Les données collectées sur les 2 tests mettent en évidence deux grands principes :

  • L’ABS génère plus de nanoparticules que le PLA,
  • Le PLA n’est pas inoffensif.

En pratique, en air ambiant, avant chaque test, nous avons mesuré 4000 nanoparticules/cm³ d’air.

Pendant l’impression du PLA, nous avons mesuré une concentration maximale de 66000 nanoparticules/cm3 avec une moyenne aux alentours des 15000 nanoparticules/cm3.

Lors des phases d’impression ABS, le maximum atteint fut de 260000 nanoparticules/cm3 avec une moyenne de 150000 nanoparticules/cm3.

Les plus fortes concentrations se mesurent en début de print quelque soit le filament utilisé. Dans les 5 premières minutes, la concentration augmente fortement pour se stabiliser sur une valeur moyenne et décroître lentement en fin d’impression.

 

IV. Impression 3D : précautions à prendre

L’utilisation d’un caisson d’imprimante 3D met en évidence les émissions de nanoparticules aussi bien par le PLA que par l’ABS. Ce filament PLA nécessite des températures de fusion plus basse et génère moins de nanoparticules que l’ABS.

Malgré tout, lors de ce test, nous avons observé des concentrations 16x supérieur à la concentration atmosphérique. En impression ABS, nous avons relevé dans la phase la plus critique plus de 60x la concentration atmosphérique. Pour éviter de se retrouver au contact de telles concentrations de nanoparticules dans l’air, nous préconisons de :

Positionner l’imprimante 3D dans un local spacieux est ventilé. Capoter l’imprimante avec un caisson équipé d’un système de filtration ou d’une extraction d’air.

Ventilez au moins 5 minutes avant ouverture du caisson pour accéder à l’imprimante. Utilisez un système de filtration efficace sur les nanoparticules émises par les imprimantes FDM (10 – 100nm).

Cette pollution invisible aux nanoparticules est présente dans le processus de fabrication additive pour tous les types de filament, d’origine naturelle comme le PLA ou issue du pétrole comme l’ABS.

Si vous imprimez à la maison, il est préférable de placer l’imprimante dans une pièce bien ventilée et de réaliser un caisson pour le doter d’un système de filtration d’air comme le AlveoONE. Pour les entreprises ou les centres de formation, le caisson sur mesure en polycarbonate-aluminium représente une solution esthétique et efficace pour protéger les opérateurs et le public.

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Article écrit par:

CEO d'alveo3d

Lucas

CEO chez Alveo3D

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