L’évolution de la couleur dans l’impression 3D FFF

L'évolution de la couleur dans l'impression 3D FFF

La fabrication par filament fondu (FFF) en impression 3D a connu une évolution significative ces dernières années, non seulement en termes de précision ou de matériaux, mais aussi dans la manière dont la couleur est intégrée aux pièces imprimées. Des débuts avec un seul extrudeur aux systèmes multimatières actuels, la technologie s'est adaptée aux besoins des utilisateurs recherchant à la fois fonctionnalité et esthétique.

Image 1 : Pièce monochromatique à côté d'un modèle polychrome. Source : Flickr/Fdecomite

Initialement, l'impression FFF ne permettait d'utiliser qu'une seule couleur par pièce, limitée par les capacités d'un seul extrudeur. Ainsi, si un résultat multicolore était souhaité, la pièce devait être divisée et chaque section imprimée séparément avec une couleur différente, ce qui nécessitait soit de changer manuellement les bobines, soit d'utiliser plusieurs imprimantes en parallèle.

Image 2 : Pièces imprimées en monochrome. Source : DLA.mil

Avec l'introduction d'un second extrudeur, il est devenu possible de combiner deux couleurs ou matériaux. Le premier système était la double extrusion dépendante (deux extrudeurs sur un seul chariot), qui offre l'avantage d'imprimer des supports solubles ou des modèles bicolores avec une relative simplicité. Il est plus économique et mécaniquement plus simple que d'autres systèmes multi-têtes. Cependant, il existe un risque de contamination des couleurs ou de collisions des buses à moins d'utiliser des systèmes comme la tête relevable de Raise3D, qui éliminent ce risque et rendent la configuration efficace et sécurisée. En revanche, le volume utile sur l'axe X peut être réduit et la maintenance est doublée en raison de la présence de deux hotends au lieu d'un.

Il existe aussi le système IDEX — extrudeurs doubles indépendants. Dans ce système, chaque extrudeur dispose de son propre axe X ou chariot. Lorsque l'un imprime, l'autre se "gare" dans un coin, minimisant les interférences et évitant contamination et collisions. Cela permet des modes miroir ou duplication pour augmenter la productivité, tandis que chaque chariot porte moins de masse, améliorant précision et vitesse. Cela dit, ce système est plus coûteux, nécessite un calibrage plus complexe dû à l'alignement des têtes, et requiert des firmwares et systèmes mécaniques plus avancés. De plus, il partage le désavantage de devoir entretenir les deux têtes d'impression et de voir son volume utile sur l'axe X réduit.

En bonus, cette configuration permet aussi d'imprimer une pièce en deux couleurs simultanément, ou de dupliquer ou inverser l'objet dans différentes couleurs, ou d'utiliser différents matériaux — par exemple un pour le modèle et un autre pour les supports.

Image 3 : Pièces imprimées en mode miroir utilisant deux couleurs. Source : Raise3D

Parallèlement, des approches alternatives pour obtenir une impression multicolore ont été introduites, telles que la XYZ da Vinci Color, qui intégrait un système d'impression à jet d'encre sur filament blanc, offrant une solution en couleur complète, bien que présentant des limites techniques.

Vidéo 1 : Introduction à la XYZ da Vinci Color. Source : YouTube

Cette étape a été suivie par des imprimantes avec des systèmes de changement d'outil automatique, capables d'utiliser différentes têtes pour imprimer plusieurs couleurs ou matériaux avec une plus grande précision. Dans cette configuration, une seule tête mobile peut automatiquement passer d'un outil à un autre (par exemple, des extrudeurs avec différents matériaux ou buses) pendant l'impression. Contrairement aux systèmes multi-matériaux utilisant un seul extrudeur, chaque outil ici est indépendant et s'accouple avec le chariot selon les besoins. C'est un système complexe et donc coûteux. De plus, cette complexité peut entraîner des problèmes, notamment lors des phases délicates d'accouplement et de désaccouplement des extrudeurs.

Image 4 : Tête d'impression multitool. Source : CNC Kitchen

Actuellement, les systèmes multi-matériaux tels que le Prusa MMU ou le Bambu Lab AMS permettent de passer d'un filament à l'autre à partir d'un seul extrudeur, permettant des impressions multicolores beaucoup plus polyvalentes et détaillées. Ces systèmes stockent les bobines de matériaux dans des unités dédiées dotées de leur propre système d'engrenages et moteur, alimentant le filament vers un tampon ou un hub. Cette configuration assure une tension correcte du filament pour un échange fluide, que l'imprimante initie en fonction de la configuration des couleurs et matériaux définie pour chaque impression. Dans de nombreux cas, plusieurs unités peuvent être combinées, permettant jusqu'à 24 couleurs simultanées dans des configurations spécifiques (Bambu Lab H2D, 4 AMS 2 Pro et 8 AMS HT).

Image 5 : 2 unités AMS connectées au Bambu Lab X1. Source : BambuLab

Couleur du filament

La couleur du filament est un facteur clé en impression 3D lorsqu'une esthétique spécifique, une finition ou un codage visuel est souhaité. Les marques ont développé des gammes étendues de couleurs et de finitions de surface pour répondre à la fois aux exigences fonctionnelles et décoratives.

Image 6 : Bobines multicolores. Source : WikiCommons

Parmi les finitions les plus courantes, on trouve :

• Soie : un aspect brillant et soyeux, idéal pour les pièces décoratives.

• Mat : réduit les reflets et masque les lignes de couche.

• Satiné : un équilibre entre mat et brillant.

• Brillant : couleurs vibrantes avec une haute réflexion de surface.

• Bicolore ou multicolore : fabriqué avec des transitions de pigments dans un seul filament.

• Changement de couleur (thermique ou solaire) : la couleur change avec la température ou la lumière.

• Phosphorescent : brille dans le noir après exposition à la lumière.

• Translucide : laisse passer la lumière avec différents degrés de transparence.

Cependant, l'un des défis les plus importants est la cohérence des couleurs entre les lots, surtout dans les environnements professionnels où la répétabilité entre séries est essentielle. À cet égard, des fabricants tels que Fillamentum et Polymaker ont établi la norme, garantissant une pigmentation constante grâce à un contrôle qualité strict et des formulations stables. Cela assure que tant que le même matériau et la même couleur sont utilisés, la finition et la couleur d'une pièce restent constantes même lors du changement de bobines.

L'importance d'une gamme de couleurs complète et stable entre les lots

Image 7 : Palette de couleurs. Source : CreativeCommons

Disposer d'une gamme de couleurs complète et cohérente ne permet pas seulement d'élargir les possibilités créatives, mais est aussi un facteur clé de productivité en milieu professionnel. Cela s'accompagne de la nécessité d'une constance entre les lots, évitant les décalages de couleur qui pourraient compromettre une série de pièces ou nécessiter des ajustements inutiles. Pour la gestion des couleurs, plusieurs normes existent, la plus connue étant :

Pantone, où chaque couleur possède un code unique (par exemple, Pantone 205 C), assurant la cohérence entre l'imprimante, le fabricant et le designer. Elle propose aussi des variantes pour les emballages, plastiques et diverses finitions (coated, uncoated, matte, etc.).

RAL, développée en Allemagne pour standardiser les peintures, revêtements et plastiques industriels, comprend plusieurs collections :

• RAL Classic, largement utilisée en architecture et industrie
• RAL Design, basée sur l’espace CIELAB pour un design plus précis
• RAL Effect, tons métalliques et standards formulés avec des peintures à base d'eau
• RAL Plastics : adaptations spécifiques de Classic/Design pour les plastiques
• NCS (Natural Color System), basée sur la perception visuelle humaine, utilisée en architecture et design spatial

Munsell, classe la couleur par teinte, valeur et chroma, couramment utilisée en peinture et éducation artistique.

Les filaments Panchroma de Polymaker sont conçus pour offrir une cohérence colorimétrique avancée. Bien qu'ils ne soient pas directement intégrés aux systèmes standards tels que Pantone ou RAL, ils permettent une approximation grâce aux valeurs HEX de leurs couleurs :

Chaque couleur de la gamme Panchroma (plus de 150 combinaisons et 17 finitions) est validée en usine avec des codes HEX précis, permettant leur correspondance avec les normes graphiques/industrielles Pantone ou RAL via conversion numérique. Avec la valeur HEX exacte (par exemple « #1C1C1C » pour Charcoal Black), les professionnels peuvent utiliser des outils en ligne ou des logiciels dédiés pour trouver la couleur Pantone ou RAL la plus proche.

Dans ce contexte, Panchroma se distingue comme une solution tout-en-un. Cette gamme, développée par Polymaker, offre :

• Une large palette de couleurs unies et spéciales — toujours une option à choisir.
• Des finitions variées (mat, soie, satin, etc.) adaptées à chaque application. Les combiner pour des résultats spectaculaires.
• Une uniformité colorimétrique élevée entre les bobines et les lots, grâce à une formulation précise — plus d’incohérences d’une bobine à l’autre.
• Une compatibilité totale avec les systèmes multimatières et multicolores, assurant des transitions fluides dans des systèmes comme AMS ou MMU. Les matériaux et dimensions sont pleinement optimisés pour ces configurations.

Image 8 : La grande variété d'options disponibles chez Panchroma. Source : Polymaker

Un des principaux avantages de Panchroma est que toutes les couleurs sont conçues pour fonctionner ensemble, à la fois visuellement et techniquement (températures, retrait, adhérence, etc.). Cela permet des impressions multicolores de haute qualité sans compromettre la fiabilité du processus.

De plus, de nombreux exemples de pièces imprimées avec Panchroma sont disponibles sur le site web et les réseaux sociaux de Polymaker, démontrant la polyvalence du système dans des projets artistiques, fonctionnels, éducatifs et de design produit.

Il est à noter que les anciens filaments PolyTerra et PolyLite ont été intégrés sous la marque Panchroma, conservant leurs propriétés tout en adoptant un nouveau système de nommage et de compatibilité facilitant la sélection par les utilisateurs.

Conclusions

L'impression 3D FFF a déjà franchi la barrière de la limitation des couleurs. Grâce aux avancées matérielles et à l'évolution des gammes de filaments comme Panchroma, il est désormais possible d'obtenir des résultats multicolores avec précision, esthétique et fiabilité. La combinaison d'une palette cohérente, de finitions variées et d'une constance entre les lots positionne Panchroma comme une référence dans l'écosystème multicolore actuel.

Dans un contexte où la qualité visuelle est aussi importante que la fonctionnalité, disposer d'un système colorimétrique robuste et prévisible devient un avantage compétitif pour les designers, fabricants et professionnels de l'impression 3D.