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

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

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

Image 1 : Pièce monochrome à côté d’un modèle polychrome. Source : Flickr/Fdecomite

Au départ, l’impression FFF ne permettait l’utilisation que d’une seule couleur par pièce, limitée à ce qu’un unique extrudeur pouvait fournir. Ainsi, pour obtenir une pièce polychrome, il fallait la diviser et imprimer chaque partie séparément avec une couleur différente, nécessitant soit de changer les bobines, soit d’utiliser plusieurs imprimantes en parallèle. Cette technique est appelée "swap by layer" et, avec l’utilisation d’un logiciel spécifique, il est possible d’obtenir des finitions très professionnelles.

Image 2 : Pièces monochromes imprimées. Source : DLA.mil

L’ajout d’un second extrudeur a permis de combiner deux couleurs ou matériaux. Le premier système était l’extrusion double dépendante (deux extrudeurs sur un même chariot), permettant d’imprimer des supports solubles ou bicolores relativement facilement, et étant plus économique et mécaniquement simple que d’autres systèmes multi-têtes. Cependant, il existe un risque de contamination des couleurs ou de collision des buses, sauf si le système est équipé d’une tête relevable telle que celle de Raise3D, qui élimine ce risque, rendant le système efficace et sûr. D’autre part, le volume utile de l’axe X peut être réduit et l’entretien est doublé car il y a deux hotends au lieu d’un.

Il existe également le système IDEX — Extrudeurs Doubles Indépendants. Dans ce système, chaque extrudeur possède son propre axe X ou chariot. Lorsque l’un imprime, l’autre est "garé" dans un coin, minimisant les interférences et évitant contamination et collisions. Cela permet d’utiliser les modes miroir ou duplication pour augmenter la productivité, tout en réduisant la masse mobile par chariot, améliorant ainsi précision et vitesse. Cependant, le coût est plus élevé, l’alignement des têtes plus complexe et le firmware/mécanique doit être plus avancé. L’entretien des deux têtes est toujours nécessaire et le volume utile de l’axe X reste réduit.

De plus, il est possible d’imprimer une pièce en deux couleurs simultanément, de faire un duplicata ou miroir, chaque partie d’une couleur différente, ou d’utiliser des matériaux distincts, par exemple pour le support et le modèle.

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

Parallèlement, des solutions avec une philosophie différente ont été introduites pour obtenir la polychromie, comme la XYZ da Vinci Color, intégrant un système d’injection d’encre sur filament blanc, offrant une impression couleur complète, bien que limitée techniquement.

Vidéo 1 : Présentation de la XYZ da Vinci Color. Source : Youtube

Cette étape a été suivie par des imprimantes à changement automatique d’outil, capables d’utiliser différents têtes pour imprimer plusieurs couleurs ou matériaux avec plus de précision. Dans cette configuration, une tête mobile unique peut changer automatiquement d’outil (par exemple, extrudeurs ou buses de différents matériaux) pendant l’impression. Contrairement aux systèmes multimatières à extrudeur unique, chaque outil est indépendant et se connecte au chariot selon les besoins. C’est un système complexe et donc coûteux. Cette complexité peut également engendrer des problèmes, notamment lors de l’accouplement et du découplage des extrudeurs.

Image 4 : Tête multi-outils. Source : CNC Kitchen

Actuellement, les systèmes multimatières tels que Prusa MMU ou Bambu Lab AMS permettent d’alterner plusieurs filaments à partir d’un seul extrudeur, ouvrant la voie à des impressions multicolores beaucoup plus polyvalentes et détaillées. Ces systèmes stockent les bobines de filament avec leur propre mécanisme et moteur, conduisant le filament vers un buffer ou hub. Ainsi, le filament est correctement tendu pour un changement sans incident, demandé automatiquement par l’imprimante selon la configuration de couleurs et de matériaux choisie pour chaque tâche. Plusieurs unités peuvent être combinées, atteignant jusqu’à 24 couleurs simultanées dans certaines configurations (Bambu Lab H2D, 4 AMS 2 Pro et 8 AMS HT).

Image 5 : 2 AMS connectés à la Bambu Lab X1. Source : BambuLab

La couleur dans les filaments

La couleur du filament est un aspect fondamental en impression 3D lorsqu’on recherche une esthétique soignée, un fini particulier ou un codage visuel par couleur. Les marques ont développé de larges gammes chromatiques et différents finis pour répondre à des besoins fonctionnels et décoratifs.

Image 6 : Bobines multicolores. Source : WikiCommons

Parmi les finitions les plus courantes :

• Soie (silk) : aspect brillant et soyeux, idéal pour les pièces décoratives.

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

• Satiné : équilibre entre mat et brillant.

• Brillant : couleurs vives avec un fort reflet de surface.

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

• Changement de couleur thermique ou solaire : la couleur varie selon la température ou la lumière.

• Glow-in-the-dark : brille dans l’obscurité après exposition à la lumière.

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

Un des défis majeurs reste la consistance de couleur entre les lots, surtout dans les processus professionnels nécessitant une reproductibilité. Des fabricants comme Fillamentum et Polymaker assurent l’homogénéité de pigmentation grâce à des contrôles qualité stricts et des formulations stables. Ainsi, en utilisant le même matériau et la même couleur, le fini et la couleur d’une pièce restent constants même après changement de bobine.

Les filaments Panchroma de Polymaker sont conçus pour offrir une cohérence chromatique avancée et, bien qu’ils ne soient pas directement intégrés dans des systèmes standards tels que Pantone ou RAL, ils permettent de s’en approcher 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 une correspondance avec les standards graphiques Pantone ou industriels RAL via des conversions numériques. En disposant du HEX exact (par exemple “#1C1C1C” pour Charcoal Black), les professionnels peuvent utiliser des ressources en ligne ou des logiciels dédiés tels que HueForge pour identifier la couleur Pantone ou RAL la plus proche. Des accessoires tels que le BIQU AJAX TD1S permettent également de mesurer avec précision la distance de transmission (TD) des filaments et de capturer la couleur réelle au format HEX.

Dans ce contexte, Panchroma se présente comme une solution complète. Cette gamme, développée par Polymaker, offre :

• Une large palette de couleurs solides et spéciales pour toujours avoir un choix disponible.
• Une diversité de finitions (mat, soie, satiné, etc.) adaptées à chaque application. Combinez-les pour obtenir des résultats spectaculaires.
• Une grande uniformité des couleurs entre bobines et lots, grâce à une formulation précise. Plus d’incohérences entre une bobine et la suivante.
• Une compatibilité totale avec les systèmes multimatières et multicolores, garantissant une transition parfaite sur des systèmes tels que AMS ou MMU. Les matériaux et dimensions sont parfaitement adaptés à ces dispositifs.

Image 8 : L’étendue des options disponibles dans Panchroma. Source : Polymaker

Un des principaux avantages de Panchroma est que toutes les couleurs sont conçues pour fonctionner ensemble, tant sur le plan visuel que technique (températures, rétraction, adhérence, etc.). Cela permet de créer des impressions multicolores de haute qualité sans compromettre la fiabilité du processus.

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

Il est à noter que les anciens filaments PolyTerra et PolyLite ont été intégrés à la marque Panchroma, conservant leurs propriétés mais adaptés à un nouveau système de nomenclature et de compatibilité, simplifiant le choix pour l’utilisateur.

En combinant ces filaments avec un logiciel professionnel comme HueForge, il est possible d’obtenir des résultats multicolores de très haute qualité :

Image 9 : Exemple d’utilisation de filaments de plusieurs couleurs en combinaison avec HueForge. Source : HueForge.

Conclusions

L’impression 3D FFF a dépassé la limite des couleurs restreintes. Grâce aux avancées matérielles et à l’évolution des filaments comme ceux de la gamme 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 de la constance entre lots positionne Panchroma comme une référence dans l’écosystème multicolore actuel.

Dans un contexte où la qualité visuelle est aussi importante que la fonctionnelle, disposer d’un système chromatique robuste et prévisible constitue un avantage compétitif pour les designers, fabricants et professionnels de l’impression 3D.