Quand j'ai rapporté ma première imprimante à la maison, je m'occupais surtout du calibrage de la première couche et de la température du plateau. Aujourd'hui, plusieurs machines tournent en même temps dans mon bureau et je perçois l'air autour d'elles de façon totalement différente. Nous connaissons tous cela. Vous entrez dans une pièce où une impression est en cours et vous sentez cette odeur douceâtre caractéristique. Parfois ce n'est qu'un léger souffle, parfois un air lourd qui fait assez vite piquer les yeux. Nous faisons fondre du plastique à haute température et, logiquement, quelque chose s'en dégage. Les émanations de l'impression 3D sont un sujet que beaucoup d'imprimeurs ignorent jusqu'à ce qu'ils aient mal à la tête. La question est donc claire. S'agit-il vraiment d'une simple odeur inoffensive, ou devrions-nous être attentifs ?
Le but de ce texte n'est pas d'effrayer qui que ce soit au point de lui faire jeter son imprimante par la fenêtre. J'imprime moi-même tous les jours et je n'ai aucune intention d'arrêter. Je veux cependant vous donner une image parfaitement réaliste de ce qui arrive à l'air de votre atelier ou de votre bureau. Surtout si vous envisagez de rapprocher l'imprimante des pièces à vivre, vous devriez savoir quels risques présentent les différents matériaux et comment s'en protéger. Il n'existe en effet pas d'approche universelle. Tout dépend de ce que vous donnez exactement à manger à votre extrudeur.
Ce qui se dégage de l'imprimante
Quand le fil touche la buse chaude, il commence à fondre et à changer d'état. Pendant ce processus, il ne s'échappe pas que de la chaleur. Deux choses réellement très différentes sortent de l'imprimante, et il faut les distinguer pour comprendre comment s'en protéger.
Il y a d'abord les composés organiques volatils, pour lesquels on emploie couramment le sigle anglais VOC (COV en français). Ce sont exactement les gaz que vous sentez avec le nez. La question des COV accompagne l'impression 3D depuis le tout début. Ce sont précisément ces gaz qui font qu'après un moment passé près de l'imprimante vos yeux, votre nez ou votre gorge commencent à être irrités. Chez les personnes plus sensibles, ils provoquent très vite des maux de tête ou des nausées.
Alors que les COV, vous les sentez et que votre corps vous envoie un signal clair pour aérer, les particules ultrafines sont plus sournoises. Vous ne les voyez pas et ne les sentez pas. Ce sont les fameuses UFP, de l'anglais ultrafine particles. Nous parlons de particules solides d'une taille de l'ordre de 1 à 100 nanomètres. Pour se représenter la chose, ces nanoparticules sont si extrêmement petites qu'une fois inhalées elles ne restent pas sur les muqueuses mais pénètrent profondément dans les alvéoles pulmonaires. De là, le corps humain ne s'en débarrasse que très difficilement et elles peuvent aussi passer dans la circulation sanguine.
Combien chaque matériau en dégage
La variable la plus importante pour la quantité d'émissions est la température de la buse. La physique est ici impitoyable. Plus vous faites fondre le matériau à chaud, plus il se forme de particules et de vapeurs. Ce n'est évidemment pas le seul facteur, la composition chimique joue un rôle énorme, mais la température est le déclencheur principal. Voyons les matériaux concrètement.
Le PLA, si apprécié, s'imprime à une température relativement basse, autour de 200 degrés Celsius. Il dégage donc au total le moins d'émissions. Le PETG est dans une situation comparable, lui aussi considéré comme un matériau à faibles émissions et représentant une charge moindre pour une impression domestique ordinaire. Mais les bonnes nouvelles s'arrêtent là, pour l'essentiel.
Dès que vous passez aux plastiques techniques, la situation change radicalement. Le bon vieil ABS dégage dans l'environnement d'énormes quantités de particules et de substances volatiles. L'ASA, plus moderne et utilisée comme substitut stable aux UV pour l'extérieur, produit certes un peu moins de particules solides, mais dégage en revanche des quantités vraiment massives de COV. L'ABS et l'ASA ont un problème fondamental en commun : ils libèrent du styrène. Si vous imprimez ces matériaux dans une pièce non aérée, la concentration de styrène peut très vite dépasser les limites sanitaires en vigueur pour les espaces intérieurs.
Le nylon, c'est-à-dire le polyamide désigné par PA, exige des températures d'impression élevées et dégage dans l'air d'énormes quantités de particules ultrafines. Tout en haut du classement des émissions se trouve ensuite le polycarbonate, ou PC. Ce matériau fait partie des plus émissifs dans l'absolu. Il s'imprime très chaud, les températures de buse tournent autour de 300 degrés Celsius, et la quantité extrême de substances libérées est à l'avenant.
Je dois cependant ajouter ici une nuance très importante. Beaucoup de gens pensent que le PLA est fabriqué à partir de ressources végétales et qu'il est donc totalement et absolument inoffensif. Certaines études scientifiques ont pourtant découvert une chose assez surprenante. Les particules libérées par le PLA peuvent être, à masse égale, paradoxalement plus toxiques que celles de l'ABS. Oui, vous lisez bien. Ce qui sauve le PLA, c'est qu'il en libère dans l'air une quantité absolument dérisoire par rapport aux plastiques techniques. Affirmer que les émissions du PLA sont nulles est donc une simplification très imprécise. Elles sont faibles, mais elles ne sont pas nulles.
Combien d'émissions dégagent les différents matériaux
Comparaison relative, une barre plus haute signifie plus d'émissions. C'est surtout la température de la buse qui décide.
L'ABS et l'ASA libèrent en plus du styrène, qui dépasse les limites sanitaires dans une pièce non aérée. L'échelle est indicative et sert à comparer les matériaux entre eux.
À quel point est-ce nocif pour la santé
La question de savoir si l'impression 3D est nocive pour la santé n'appelle pas une réponse par oui ou par non. Il faut distinguer les effets à court et à long terme. À court terme, le problème est la forte concentration de substances volatiles dans une pièce mal aérée. Le résultat, ce sont des yeux irrités, des picotements dans le nez et la gorge. Je sais d'expérience que si j'oublie d'aérer pendant une longue impression en ABS, un mal de tête sourd et une légère nausée arrivent immanquablement en moins d'une heure. C'est une réaction claire de l'organisme au cocktail chimique présent dans l'air.
La charge à long terme est un sujet plus complexe et fait toujours l'objet de recherches scientifiques actives. Ici, le principal suspect, ce sont les particules ultrafines UFP. Comme je l'ai déjà dit, elles se déposent profondément dans les poumons et le corps les élimine mal. Une exposition prolongée à de fortes concentrations de nanoparticules n'est en général bonne ni pour le système cardiovasculaire ni pour le système respiratoire. Une attention particulière est ensuite portée au styrène qui s'échappe de l'ABS et de l'ASA. C'est de loin la substance la plus surveillée dans notre domaine, car elle irrite les muqueuses de façon avérée et, en cas d'exposition prolongée au-delà des limites autorisées, elle a des effets toxiques sur le système nerveux.
Une imprimante fermée et un filtre suffisent-ils ?
Quand les imprimeurs découvrent tout cela, ils cherchent en général une solution rapide. Elle semble être l'achat d'une imprimante entièrement carénée. Les imprimantes fermées, comme la populaire Bambu Lab et beaucoup d'autres modèles du marché, ont souvent un filtre à charbon actif intégré d'usine. Sur le papier, cela sonne parfaitement bien, mais la pratique est un peu plus compliquée.
Le charbon actif fonctionne par adsorption. Il parvient à capter une partie des composés organiques volatils et il est absolument excellent pour supprimer l'odeur. Le problème fondamental, c'est que le charbon ne capte pas du tout les particules ultrafines UFP. Elles le traversent sans le moindre obstacle. Pour filtrer les particules solides, un filtre HEPA est en effet indispensable, mais il manque à l'équipement de base de beaucoup d'imprimantes. Le charbon actif seul ne règle donc que la moitié du problème.
Autre point délicat : la durée de vie. Le filtre à charbon se sature progressivement à l'usage. Sa capacité n'est pas sans fond. Dès qu'il atteint sa limite, il cesse de fonctionner et laisse passer les gaz dans la pièce. Une règle simple et très fiable s'applique ici. Dès que vous sentez nettement l'impression même en dehors de l'imprimante fermée, le charbon est déjà saturé. À ce moment-là, vous respirez déjà des COV non filtrés. Il est donc recommandé de changer le filtre après trois à six mois d'impression active.
Il ne faut pas non plus oublier la façon dont l'air circule réellement à l'intérieur du caisson. Dans la très grande majorité des imprimantes fermées, l'air est seulement recyclé à travers le filtre à l'intérieur de la chambre. Ce n'est pas une extraction vers l'extérieur du bâtiment et cela ne remplace certainement pas l'aération de la pièce. La chambre fermée d'une imprimante sert avant tout à maintenir une température stable autour de l'impression et à éviter ainsi le désagréable warping, c'est-à-dire le gauchissement et le décollement du plastique du plateau. La protection de la santé n'est souvent qu'un effet secondaire, et pas toujours parfaitement résolu.
Ce qu'un filtre à charbon sait faire et ce qu'il ne sait pas faire
Le charbon actif (dans les imprimantes fermées comme dans les kits externes) a des limites physiques nettes.
Comment se protéger : ventilation et filtration
Si vous voulez vraiment un air propre, il faut prendre les choses en main. Il existe des solutions bien meilleures que le simple recours à l'éponge de charbon d'origine. Une ventilation réellement efficace d'une imprimante 3D demande une approche d'ensemble.
Un progrès net consiste à installer un kit d'amélioration qui associe un bon filtre HEPA de classe 13 ou 14 à une quantité généreuse de charbon actif. Une solution encore meilleure est d'ajouter une extraction externe qui pousse l'air de l'imprimante au-dehors à travers ces filtres. Une telle combinaison parvient à capter jusqu'à 99,95 pour cent de toutes les particules ultrafines et des substances volatiles. Lors de tests indépendants, ces montages ont réduit les concentrations de polluants dans la pièce jusqu'à quatre fois. Retenez le principe essentiel. Seule la combinaison d'un filtre HEPA pour les particules solides et de charbon actif pour les gaz volatils couvre les deux. Le HEPA seul ne capte pas les COV et le charbon seul n'arrête pas les particules.
Recommandations pratiques selon le matériau
La théorie est derrière nous, voyons ce que cela signifie pour votre pratique quotidienne. Le levier le plus important et en même temps de loin le moins cher pour réduire les émanations chez vous, c'est le choix du matériau lui-même et la température de buse plus basse qui va avec. Si vous n'exigez pas expressément de la pièce finale une grande résistance mécanique ou thermique, imprimez avec des matériaux qui fondent à plus basse température.
Quand vous optez pour un bon PLA, cela représente un risque vraiment faible dans une pièce correctement aérée. Vous pouvez travailler normalement près de l'imprimante et il suffit d'ouvrir la fenêtre de temps en temps. La situation est très semblable pour le PETG, qui est le compromis idéal pour des pièces fonctionnelles sans avoir à construire un laboratoire d'aspiration.
La situation est tout autre avec les filaments techniques. L'ABS, l'ASA, le polycarbonate et le nylon vont sans discussion dans une imprimante fermée équipée d'une filtration active. Avec ces matériaux, la ventilation est absolument cruciale, idéalement avec une évacuation directe de l'air par la fenêtre ou au moins vers une pièce en permanence inoccupée. La règle d'or est claire. N'imprimez jamais l'ABS ni l'ASA dans une pièce habitée et non aérée où vous vous trouvez à ce moment-là.
Si vous voulez le système le plus fiable qui soit à la maison, procurez-vous une imprimante fermée, complétez-la par une filtration puissante associant HEPA et charbon, et installez dans la pièce un bon purificateur d'air. Et n'oubliez évidemment pas d'aérer physiquement et régulièrement. Le conseil vraiment essentiel pour clore ce chapitre : ne mettez jamais l'imprimante dans la chambre à coucher. L'endroit où vous passez la nuit entière à dormir doit rester propre.
Quelles mesures pour quel matériau
| Matériau | Émissions | Que faire |
|---|---|---|
| PLA / PETG | faibles | Une pièce correctement aérée suffit. La chambre fermée avec filtre est un bonus contre les odeurs. |
| ABS / ASA | élevées | Chambre fermée + filtration active + évacuation vers l'extérieur. À cause du styrène, jamais dans une pièce habitée et non aérée. |
| Nylon (PA) / PC | élevées | Chambre fermée + HEPA et charbon + ventilation. Dégagent beaucoup de particules. |
La protection la moins chère, c'est le choix du matériau. Quand vous n'avez pas besoin de résistance, imprimez en PLA ou en PETG.
Conclusion
Il ne faut pas sous-estimer les émanations de notre loisir, mais il n'y a pas non plus de raison de paniquer et de revendre son matériel. Il s'agit simplement d'aborder l'impression avec bon sens. Chaque fois que vous engagez une nouvelle bobine dans l'extrudeur, ayez conscience de la température que vous lui appliquez. Plus la température est élevée, plus votre responsabilité grandit quant à ce que vous respirerez dans la pièce. Ouvrir la fenêtre est le minimum que vous puissiez faire pour vous. Et si vous prévoyez de longues impressions en matériaux techniques, considérez une bonne filtration et une bonne aspiration comme un élément d'équipement aussi important qu'un bon plateau ou une buse en acier.
Questions fréquentes
L'impression 3D est-elle nocive pour la santé ?
Cela dépend du matériau et de la ventilation. À court terme, les émanations peuvent provoquer des maux de tête et irriter les yeux ou le nez. Inhaler longtemps des nanoparticules et des substances volatiles dans une pièce non aérée n'est pas bon pour la santé. Avec une ventilation correcte et un bon choix de matériau, le risque est toutefois minime.
Quel filament dégage le moins d'émanations ?
C'est le PLA qui produit le moins d'émissions, parce qu'il s'imprime à une température assez basse, autour de 200 degrés Celsius. Le PETG est lui aussi relativement sûr et peu émissif. Des nanoparticules se forment cependant avec eux aussi, même si c'est en petite quantité.
Une imprimante fermée avec filtre à charbon aide-t-elle ?
Elle aide à capter les odeurs et une partie des substances volatiles, mais elle ne capte pas les dangereuses particules ultrafines. Pour les éliminer, un filtre HEPA est nécessaire. Le filtre à charbon se sature en outre avec le temps et doit être changé régulièrement.
Dois-je aérer quand j'imprime en PLA ?
Oui, même si le PLA présente un risque très faible, il libère toujours une petite quantité de particules et de substances volatiles. Une aération normale en ouvrant la fenêtre de la pièce est une prévention tout à fait suffisante.
Puis-je mettre une imprimante 3D dans la chambre ou le salon ?
L'imprimante n'a certainement pas sa place dans la chambre à coucher. Respirer des émanations toute la nuit pendant le sommeil est déconseillé, même en impression PLA. Dans le salon, l'usage n'est possible qu'avec des matériaux peu émissifs et à condition d'aérer régulièrement et à fond.