Les filaments écologiques

L’impression 3D nécessite une importante quantité d’énergie et utilise fréquemment des matériaux non biodégradables. Cependant, de récentes innovations offrent aujourd’hui la possibilité d’imprimer en 3D de façon écologique et responsable à moindre coût.

Qu’est-ce qu’un filament écologique ?

L’impression 3D nécessite une importante quantité d’énergie et utilise fréquemment des matériaux non biodégradables. L’ABS par exemple, fabriqué à base de pétrole, est un des matériaux les plus employés lorsqu’il s’agit d’impression 3D par dépôt de filament fondu.

En plus de cette empreinte écologique, le coût des bobines de filaments plastiques (entre 20 et 50 euros le kilo) peut s’avérer être un frein pour les gros consommateurs.

Cependant, de récentes innovations offrent aujourd’hui la possibilité d’imprimer en 3D de façon écologique et responsable à moindre coût. De nombreux filaments naturels ou fabriqués à partir de matériaux recyclés ont été développés pour respecter les contraintes environnementales et proposer des alternatives aux filaments plastiques. En incorporant dans une base plastique des matériaux recyclés ou biodégradables sous forme de fibre ou de poudre, il est possible de créer des filaments incluant un certain pourcentage de matière naturelle.

Imprimer en 3D à partir de plastiques recyclés

 Fabriquer ses matériaux d’impression 3D à partir de déchets plastiques

Grâce à la Filabot de l’ingénieur Tyler McNaney ou la Recyclebot mise au point par le MIT, il est possible de créer son filament écologique à domicile en recyclant des déchets plastiques. Ces machines permettent de transformer des déchets en filament pour imprimante 3D.

Une bouteille de lait recyclée par la Filabot représente 2,5 mètres de filament.

Les déchets plastiques à recycler (bouteilles, boîtes…) sont d’abord broyés et transformés en granulés de plastique. Ces granulés sont ensuite chauffés et extrudés par la machine à recycler sous forme de filament. Le filament est alors enroulé autour d’une bobine pour pouvoir ensuite être utilisé sur une imprimante 3D.

Le processus de recyclage de l'extrudeuse plastique Filabot. Du plastique pillé est inséré avant de sortir sous forme de filament.

Le processus de recyclage de l’extrudeuse plastique Filabot. Du plastique pillé est inséré avant de sortir sous forme de filament.

Différents objets imprimés en 3D à l'aide des bobines de filament à base de déchets plastiques produites par le ProtoCycler.

Différents objets imprimés en 3D à l’aide des bobines de filament à base de déchets plastiques produites par le ProtoCycler.

Réutiliser ses objets imprimés en 3D et ses rebuts d’impressions

L’impression 3D demande de la patience et implique de faire de nombreux tests pour configurer parfaitement sa machine et obtenir des objets de qualité.

De ces nombreux essais découlent des pièces ratées, des surplus de matière, des supports, ou simplement des anciennes pièces qui ne sont plus utiles.

Ces déchets plastiques peuvent être recyclés grâce à une extrudeuse de déchets plastiques comme la Filabot ou le ProtoCycler. Cette innovation en plus de son aspect écologique, représente un gain considérable pour les utilisateurs qui pourront réduire leur dépense en matériaux d’impression 3D.

Acheter des filaments fabriqués à partir de matériaux recyclés

La startup hollandaise Refil a commercialisé des bobines de filament 3D fabriquées à partir de deux plastiques recyclés, l’ABS et le PET. Ces deux plastiques proviennent principalement de bouteilles en plastique et de tableaux de bord de voitures.

Cette innovation, appelée Refilament, a remporté le prix de ‘Best Material Development for 3D Printing in 2015’ au cours de l’événement 3D Printing Europe à Berlin.

D’après son co-fondateur Casper van der Meer, ces bobines qui ne contiennent pas d’additifs toxiques, disposent des mêmes qualités que les filaments ordinaires pour un prix d’environ 40 euros.

Une bobine d'ABS noire conçue par la société Refil à l'aide d'anciens tableaux de bord de voitures.

Une bobine d’ABS noire conçue par la société Refil à l’aide d’anciens tableaux de bord de voitures.

Imprimer en 3D avec des matériaux naturels

Le PLA, un matériau d’impression 3D à base d’amidon de maïs

Avec l’ABS, le PLA est le matériau le plus utilisé pour imprimer en 3D avec la technique de dépôt de filament fondu. Compatible avec la plupart des imprimantes 3D utilisant ce procédé d’impression, le PLA est fabriqué à partir d’amidon de maïs.

Contrairement à l’ABS, le PLA est donc un matériau biodégradable. Grâce à sa non-toxicité, le PLA, sans colorant, peut aussi être utilisé pour imprimer en 3D des objets en contact avec des aliments.

La principale faiblesse du PLA réside dans sa sensibilité à l’humidité et sa tendance à rompre au lieu de plier, ce qui le rend plus difficile à conserver et à manipuler que l’ABS.

Des grenouilles vertes et bleues imprimées en 3D à partir de PLA.

Des grenouilles vertes et bleues imprimées en 3D à partir de PLA.

Une figure géométrique complexe colorée imprimée en 3D en papier à l'aide d'une imprimante Mcor 300+.

Une figure géométrique complexe colorée imprimée en 3D en papier à l’aide d’une imprimante Mcor 300+.

Le papier, une alternative au plastique

Mcor Technologies Ltd est un fabricant d’imprimantes 3D qui a réussi à faire du papier un matériau d’impression 3D.

Les imprimantes 3D qui utilisent du papier sont basées sur la technologie laminaire. Des feuilles de papier sont successivement découpées et collées les unes sur les autres jusqu’à obtention de l’objet final.

Si le papier n’est pas aussi écologique que le PLA, il est une alternative sérieuse comme matériau respectueux de l’environnement. Il coûte aussi beaucoup moins cher : une tonne de papier coûte environ 1 000€ alors qu’une tonne d’ABS revient à environ 40 000€.

Une multitude de matériaux d’impression 3D d’origine naturelle

De nombreux filaments à base de végétaux ont été développés, comme le FilaSoy à base de Soja ou le SeaWeed, un filament 3D à base d’algues. Le Alguae-Fuel de la marque 3DFuel est également disponible.

Le bois est également un matériau utilisé dans la confection de filaments 3D naturels. Le filament 3D Laywood par exemple, en est composé à 40%, ce qui lui offre un toucher et un aspect semblable à du bois.

La société ColorFabb a même développé deux filaments 100% bio : le WoodFill, composé à 70% de PLA et 30% de fibres de bois, et le BambooFill, un mélange de bambou et de PLA.

Enfin, les aliments à enveloppe naturelle dure tels que les huîtres ou les noix de coco sont aussi utilisés dans des expérimentations pour créer de nouveaux filaments 3D.

Un petit éléphant imprimé en 3D avec le filament Woodfill développé par ColorFabb.

Un petit éléphant imprimé en 3D avec le filament Woodfill développé par ColorFabb.

Imprimer en 3D avec des matériaux de construction recyclés

Des maisons imprimées en 3D à partir de béton recyclé

La société chinoise WinSun Decoration Design Engineering Co a fait parler d’elle en 2014 en construisant dix maisons en moins de 24 heures. Celles-ci ont été imprimées en 3D à partir d’un mélange de matériaux constitué de ciment classique, de résidu minier, de déchets industriels et de fibre de verre recyclée. En 2015, ils recommencent, avec cette fois-ci un immeuble de quatre étages, toujours en moins de 24 heures.

A Amsterdam, une maison en bord de canal va également être imprimée en 3D par le cabinet DUS Architects. Cette maison, conçue en partenariat avec Henkel, est imprimée en 3D en bioplastique. Elle sera constituée à 80% de matériaux écologiques.

Exemples : Deux projets innovants pour participer au recyclage des déchets en plastique

Une imprimante 3D écologique lancée par Coca Cola, 3D Systems et will.i.am

will.i.am, directeur créatif du fabricant d’imprimantes 3D Systems s’est associé à Coca-Cola pour créer Ekocycle. Ekocycle est une imprimante 3D qui utilise comme matière première des filaments 3D fabriqués à 25% à partir de bouteilles en plastiques usagées.

« Le but d’Ekocycle est de collaborer avec les marques les plus influentes du monde et d’utiliser la technologie, l’art, et la mode pour changer toute une culture. C’est le début d’un mode de vie plus durable grâce à l’impression 3D. Les déchets sont des déchets que si nous gaspillons » explique will.i.am.

Ekocycle sera capable d’imprimer des objets d’un volume d’une centaine de centimètres cube avec une résolution de 70 microns.

Trois bouteilles de Coca Cola de 500 ml sont nécessaires pour fabriquer une cartouche d’Ekocycle dont les couleurs disponibles sont le rouge, le noir et le blanc, couleurs historiques de Coca-Cola.

 

Jennifer Gadient et Fabian Wyss devant leur van équipé d'une imprimante 3D pour recycler les déchets plastiques des plages.

Jennifer Gadient et Fabian Wyss devant leur van équipé d’une imprimante 3D pour recycler les déchets plastiques des plages.

Will.i.am membre fondateur des Black Eyed Peas et directeur artistique de Cubify présentant Ekocycle, une imprimante 3D écologique.

will.i.am membre fondateur des Black Eyed Peas et directeur artistique de 3D Systems présentant Ekocycle, une imprimante 3D écologique.

Un van ambulant pour nettoyer les plages et imprimer en 3D des souvenirs de la mer

Deux Suisses, Jennifer Gadient et Fabian Wyss, ont lancé en 2014 le Projet Seafood dont le but est de nettoyer les plages de France, d’Espagne et du Maroc en recyclant tous les déchets plastiques pour en faire des objets imprimés en 3D.

Les deux Suisses sont partis de France en octobre 2014 et sont descendus jusqu’au Maroc dans leur van, dans lequel ils disposent de tout le matériel nécessaire à l’impression 3D.

Sur les plages, ils récupèrent les bouchons, les bouteilles et autres déchets plastiques. A l’aide d’un extrudeur et d’une déchiqueteuse ils transforment ces déchets en filament 3D. Ils impriment ensuite les objets souhaités en 3D grâce à une imprimante 3D Ultimaker, puis les vendent sur leur site internet.