Pouvez-vous faire fondre PLA et le réutiliser?

Les déchets de PLA s'accumulent rapidement lors d'impressions 3D intensives : impressions ratées, supports et extrémités de filaments non utilisés. Peut-on simplement faire fondre ce matériau et le réutiliser ? Bien que le PLA puisse théoriquement être fondu, ses limites pratiques influencent sa qualité et sa facilité d'utilisation. Cet article explique la nature du PLA, les différentes façons de le réutiliser, les problèmes que vous rencontrerez et les considérations d'utilisation quotidienne pour vos projets.

Composition du PLA : comment ses propriétés affectent la réutilisation

Les propriétés intrinsèques du PLA sont au cœur des défis liés à sa réutilisation. Examinons les principales caractéristiques du matériau qui rendent la fusion et le reformage du PLA complexes.

Le PLA est un thermoplastique

Le PLA est un thermoplastiqueCe type de plastique devient souple et malléable lorsqu'il est chauffé, puis durcit en refroidissant – un cycle répétable. Cette caractéristique explique pourquoi le recyclage du PLA semble envisageable. Deux températures critiques pour le PLA sont :

• Température de transition vitreuse (T_g ): La température est d'environ 60-65 °C. À cette température, le PLA, autrefois dur et cassant, devient plus mou et caoutchouteux. Il n'est pas encore fondu, mais il est beaucoup plus flexible.
• Température de fusion (T_m ): Cette température se situe généralement entre 150 et 180 °C. La température exacte peut varier en fonction de la formule spécifique du PLA, des colorants ou autres additifs utilisés par le fabricant, et du chauffage préalable éventuel. Lorsque le PLA atteint cette température, il se transforme en un liquide épais qui peut être façonné ou injecté à travers une buse, comme dans un moule. Imprimante 3D.

Un problème clé : la dégradation thermique

La dégradation thermique est le principal obstacle à la réutilisation du PLA. Chaque fois que le PLA fond, ses longues chaînes chimiques, source de sa résistance, peuvent commencer à se rompre. La chaleur, l'oxygène et l'humidité accélèrent ce processus. Cette dégradation entraîne plusieurs effets indésirables sur le matériau :

• Matériau plus faible : Le PLA perd de sa résistance et devient plus cassant. Le PLA recyclé se casse généralement plus facilement que le PLA vierge.
• Flux modifié : La dégradation modifie la viscosité (épaisseur) du PLA à l'état fondu. Cela peut entraver l'extrusion régulière à travers la buse, impactant ainsi l'homogénéité du nouveau filament ou le remplissage du moule.
• Changements de couleur : Le réchauffage du PLA, notamment s'il est surchauffé ou contaminé, le fait souvent noircir ou jaunir. Le PLA transparent peut devenir trouble, tandis que le PLA coloré peut prendre une teinte terne et trouble.
• Augmentation des fumées : Le PLA dégradé peut libérer davantage de composés organiques volatils (COV). Ces émanations peuvent être désagréables et potentiellement irritantes.

Le PLA absorbe l'humidité : pourquoi est-ce un problème ?

Le PLA est hygroscopique, ce qui signifie qu'il absorbe facilement l'humidité de l'air. Cela pose un problème majeur pour la fusion. Lorsque le PLA humide est chauffé, l'eau se transforme en vapeur. À la température de fusion, cette eau peut réagir avec le PLA par hydrolyse. Cette réaction chimique raccourcit encore davantage les chaînes polymères du PLA, réduisant ainsi sa résistance. Elle peut également provoquer des bulles et des vides dans le plastique refondu, ce qui entraîne une mauvaise qualité d'impression ou des points faibles sur les pièces fabriquées.

Pouvez-vous faire fondre le PLA et le réutiliser ?

Techniquement, oui, il peut être fondu et réutilisé. En pratique, cependant, le recyclage des déchets en nouveaux filaments de haute qualité ou en produits utiles pose des problèmes qui impactent la qualité et la faisabilité générale du produit final. Plusieurs méthodes existent pour y parvenir, des plus simples aux plus complexes. Chacune présente des utilisations, des avantages et des inconvénients majeurs.

Option 1 : Remodeler les chutes de PLA avec de la chaleur directe et des moules simples

Cette méthode simple de réutilisation du PLA nécessite un équipement spécialisé minimal.

Processus: Les chutes de PLA sont chauffées au four grille-pain (non recommandé pour un usage alimentaire en raison des risques de contamination), au pistolet thermique ou à la plaque chauffante jusqu'à ce qu'elles soient ramollies. Le port de gants résistants à la chaleur est indispensable. Le PLA ramolli peut ensuite être façonné à la main, pressé dans des moules simples (par exemple, des moules de cuisson en silicone) ou compacté en blocs plus denses.

Applications : Principalement utilisé pour les petites pièces décoratives, les moules de base pour l'artisanat ou le compactage des déchets PLA.

Avantages : Procédure simple et peu coûteuse.

Inconvénients : Un contrôle de température difficile peut facilement entraîner une surchauffe ou une brûlure du PLA, produisant d'importantes fumées et des résultats inégaux. Une bonne ventilation est essentielle en raison des fumées. Ne convient pas à la création de nouveaux matériaux. Filament d'impression 3D.

Option 2 : Extruder un nouveau filament à partir de chutes de PLA nettoyées et déchiquetées

Cette approche vise à reconvertir directement les déchets PLA en filament d’impression 3D utilisable.

Processus: Ce processus en plusieurs étapes implique :

• Nettoyage minutieux des chutes pour éliminer la poussière et les huiles.
• Déchiqueter ou broyer des chutes en petits morceaux uniformes.
• Séchage intensif des pièces (souvent pendant des heures dans un séchoir à filament ou un four contrôlé).
• Alimentation en PLA séché dans une extrudeuse de filament de bureau, qui le fait fondre, le mélange et l'extrude sous forme de nouveau filament sur une bobine.

Objectif principal/Application : Pour produire un nouveau filament d'imprimante 3D utilisable à partir de chutes de PLA.

Avantages : L'attrait réside dans un système en « boucle fermée », qui reconvertit les déchets en matériaux utilisables, réduisant potentiellement les déchets et les coûts des filaments au fil du temps.

Inconvénients : Les défis importants incluent :

• Coûts initiaux élevés pour un broyeur et une extrudeuse de filaments.
• Processus long et exigeant en main-d'œuvre (nettoyage, déchiquetage, séchage, extrusion).
• Difficulté à obtenir un diamètre et une rondeur de filament constants, cruciaux pour la qualité d'impression, entraînant souvent des bourrages d'imprimante ou des impressions de mauvaise qualité.
• Dégradation thermique inévitable, entraînant un filament plus faible.
• Risque élevé de contamination (saleté, autres plastiques) et de couleurs brouillées (généralement brun/gris trouble lorsqu'elles sont mélangées).

Option 3 : Créer de petits objets solides par moulage par injection PLA de bureau

Le PLA traité peut également être utilisé dans de petites machines de moulage par injection de bureau.

Processus: Le PLA déchiqueté et soigneusement séché est introduit dans une petite machine de moulage par injection, qui chauffe et injecte le plastique fondu dans un moule sous pression.

Applications : Convient à la production de plusieurs copies de petites pièces solides (par exemple, supports, boutons, boîtiers) où la résistance maximale n'est pas critique.

Avantages : Peut produire des pièces assez cohérentes avec de bons moules et des réglages corrects.

Inconvénients : Les machines de moulage par injection de bureau sont coûteuses, tout comme la création de moules de qualité, qui requiert également des compétences. La complexité des formes est souvent plus limitée qu'avec l'impression 3D.

Recyclage à l'échelle industrielle des déchets PLA

Malgré son origine biosourcée, le recyclage dédié à grande échelle du PLA issu d'impressions 3D est rare. Si certains types de PLA sont certifiés pour le compostage industriel, celui-ci nécessite l'accès à des installations spécialisées, et tous les PLA ne sont pas éligibles. Les centres de recyclage classiques jugent généralement la collecte, le tri et le nettoyage des impressions 3D de PLA mélangées, souvent contaminées, trop complexes et coûteux pour être viables.

Principaux défis liés à la réutilisation du PLA

La fusion et la réutilisation du PLA présentent généralement des problèmes importants et souvent frustrants. Ces problèmes compromettent presque toujours la qualité du produit final.

1.Résistance réduite et fragilité accrue (dégradation thermique)

Comme indiqué précédemment, la dégradation thermique constitue un obstacle majeur. Chaque cycle de fusion fragilise la structure interne du PLA. Par conséquent, le PLA réutilisé est presque toujours plus cassant et moins résistant que le matériau vierge, ce qui le rend inadapté à la fabrication de pièces durables, quel que soit le soin apporté à la fabrication artisanale.

2. Risque élevé de contamination (saleté, couleurs, autres plastiques)

Le PLA recyclé est très sensible à diverses formes de contamination :

• Saleté et huiles : La poussière, la saleté de manipulation ou les huiles cutanées peuvent se mélanger au PLA fondu, provoquant des imperfections, des obstructions de buses ou des points faibles dans le produit final.
• Couleurs mélangées : La combinaison de différentes couleurs de PLA produit généralement une teinte trouble et imprévisible (par exemple, marron, gris foncé). Obtenir des couleurs vives et nettes à partir de chutes mélangées est quasiment impossible.
• Contamination croisée par les plastiques : Mélange accidentel avec d'autres plastiques (par exemple, ABS, PETG) entraîne de graves problèmes en raison de températures de fusion différentes et d'incompatibilités. Les conséquences peuvent inclure des grumeaux, une mauvaise adhérence, des fumées excessives et des dommages potentiels à l'équipement.

3. Qualité et performance imprévisibles des matériaux recyclés

La dégradation et la contamination des matériaux se combinent pour produire du PLA recyclé très incohérent.

• Défauts du filament recyclé : Recyclé filament PLA présente fréquemment un diamètre irrégulier, une non-circularité, une fragilité excessive ou un faible écoulement à chaud. Ces défauts sont à l'origine de problèmes d'impression tels que des bourrages de buses, une sous-extrusion ou une surextrusion, et une mauvaise adhérence des couches.
• Augmentation des échecs d'impression : Le manque de fiabilité inhérent au PLA recyclé entraîne souvent un taux d'échecs d'impression plus élevé. Cela peut annuler toute économie de matière potentielle et engendrer frustration et gaspillage.

4. Augmentation des émissions de fumées et risques de sécurité associés

Tout chauffage du PLA libère des composés organiques volatils (COV). Réchauffer du PLA dégradé ou contaminé à plusieurs reprises peut aggraver la quantité et le type de fumées émises.

• Déficiences de ventilation : Une ventilation inadéquate pendant la fusion permet aux COV de se concentrer, ce qui présente des risques potentiels pour la santé en cas d’inhalation.
• Risques d'exposition : Une exposition prolongée ou régulière à ces niveaux de fumées élevés, en particulier sans protection respiratoire appropriée, peut entraîner une irritation ou d’autres problèmes de santé.

5. Investissement important : temps, efforts et coût financier

Le temps, les efforts et les dépenses financières nécessaires au recyclage du PLA dépassent souvent les avantages pour la plupart des amateurs.

• Engagement de temps substantiel : L’ensemble du processus en plusieurs étapes – nettoyage, tri, déchiquetage, séchage, puis extrusion ou moulage minutieux – prend énormément de temps.
• Investissement en équipement : Des broyeurs de qualité, des extrudeuses de filament fiables et des sécheurs de filament adaptés représentent un coût important, souvent supérieur à celui de nombreuses bobines de PLA neuf de bonne qualité. Si l'on tient compte de la qualité inférieure et du risque accru d'échecs d'impression associés au PLA recyclé, les économies réelles sont souvent minimes, voire inexistantes.

6. Séchage obligatoire et chronophage du PLA

La nature hygroscopique du PLA lui permet d'absorber facilement l'humidité, ce qui nécessite un séchage minutieux et minutieux avant toute tentative de fusion. Le séchage introduit une nouvelle étape longue dans le processus de réutilisation. Les copeaux de PLA nécessitent généralement plusieurs heures de séchage à basse température contrôlée (environ 40 à 50 °C).Le fait de ne pas sécher correctement le PLA entraîne des problèmes importants lors de la fusion, tels que des bulles et de la vapeur, et accélère la dégradation du matériau, ce qui a un impact grave sur la qualité du matériau réutilisé.

Alternatives à la fusion des déchets PLA

Au lieu de passer par le processus difficile consistant à essayer de refondre le PLA, il existe souvent des choses plus pratiques et créatives que vous pouvez faire avec vos chutes de PLA et vos impressions ratées.

Upcycling créatif :

Les impressions, radeaux et supports ratés peuvent être utilisés dans des projets artistiques, comme des mosaïques, ou comme éléments de sculptures. Les petits restes peuvent servir de remplissage intéressant pour des moulages en résine ou pour créer des textures uniques dans d'autres créations.

Joindre des pièces PLA :

Vous pouvez utiliser un stylo d'impression 3D avec du filament PLA pour souder des pièces en PLA, réparer des fissures ou assembler des pièces plus petites. Certaines colles pour plastiques, comme la superglue (cyanoacrylate) utilisée avec un apprêt plastique, ou les époxydes spéciaux pour plastiques, conviennent également parfaitement pour coller des pièces en PLA.

Services de recyclage spécialisés (si disponibles) :

Ces solutions ne sont pas courantes, mais certains ateliers communautaires, espaces de création ou entreprises spécialisées peuvent proposer la collecte et le recyclage des déchets PLA. Vous pouvez vous renseigner sur les solutions disponibles près de chez vous, mais n'hésitez pas à vous renseigner.

Compostage industriel (pour le PLA certifié) :

Si votre PLA est spécialement désigné comme étant adapté au compostage industriel (il répond à des normes comme EN 13432 ou ASTM D6400) et que vous avez accès à une installation de compostage industrielle ou municipale près de chez vous qui l'accepte, c'est une solution plus écologique pour vous en débarrasser. Cependant, la plupart des PLA ne se compostent pas dans un composteur domestique classique.

Soyez intelligent avec vos déchets PLA !

Bien qu'il soit possible de faire fondre le PLA, cela implique de nombreux obstacles. La détérioration du matériau, les problèmes de qualité et l'investissement en temps et en équipement l'emportent généralement sur les avantages pour l'amateur. Au lieu de vous lancer dans un recyclage complexe, efforcez-vous de réduire vos déchets en rationalisant vos impressions, en recyclant vos chutes de manière créative ou en trouvant du compost local pour le PLA certifié. Privilégiez les solutions pratiques à vos moyens plutôt que celles qui promettent des résultats décevants.