Comment arrêter la déformation du filament dans les pièces imprimées en 3D


Tout praticien de l’impression 3D qui imprime depuis longtemps (généralement plus d’une journée) a dû faire face à la déformation du filament. Le gauchissement est la seule mauvaise pomme dans le groupe d’impression 3D qui peut gâcher une impression entière. Toutes les autres variables d’une impression peuvent être parfaites, mais si un gauchissement du matériau se produit, vous devrez probablement mettre la pièce au rebut.

Déformation : pourquoi le plastique me ferait-il cela ?

Le gauchissement du filament est causé par le rétrécissement du matériau pendant le durcissement et/ou le refroidissement d’une pièce pendant le processus d’impression (voir Figure 1). Un gauchissement peut se produire dans les pièces 3D qui ont de grandes faces à côté du lit d’impression. De plus, une pièce qui a des couches d’empreinte plus grandes au-dessus de la couche de face du lit augmente la force de déformation et peut entraîner une impression déformée. Ces forces sont également présentes dans les pièces avec des pourcentages de remplissage plus élevés car il y a plus de matière présente pour le retrait. Par conséquent, il faut être vigilant pendant le processus d’impression 3D pour éviter de perdre du temps d’impression en raison du gauchissement.

Figure 1 : Exemple de gauchissement


Trucs et astuces pour arrêter la déformation du filament

Il existe plusieurs trucs et astuces pour atténuer la déformation du filament. Vous trouverez ci-dessous une liste des étapes à suivre pour réduire le gauchissement et maximiser votre expérience d’impression 3D.

Lit d’impression chauffé

L’utilisation de lits chauffants pour imprimantes 3D facilite l’adhérence et le durcissement uniforme de la pièce pendant l’impression.

Imprimer avec des radeaux

Les radeaux sont un excellent outil à utiliser non seulement pour l’adhésion au lit, mais aussi pour le gauchissement. Assurez-vous que votre radeau est suffisamment grand pour que toute action de déformation soit concentrée loin de tout périmètre de pièce. Veuillez vous référer au Impression avec un radeau article sur le MatterHackers site Internet.

Calibrez la hauteur de votre buse

Cela devrait être fait pour toutes les impressions, quel que soit le matériau. Un bon calibrage se traduit par de bonnes hauteurs de couche qui ont un impact sur l’ensemble de l’impression. Cela garantit également que la pièce adhère correctement au lit. Voir les vidéos de référence suivantes sur Impression 3D 101 : Premiers pas avec le nivellement du lit et Impression 3D 101 : Premiers pas avec la première couche.

Utilisez la bonne surface de construction

Une bonne surface de construction garantit que la pièce ne se courbera pas pendant l’impression. Une bonne référence à utiliser pour les surfaces de construction appropriées pour chaque filament de matériau peut être trouvée à la Guide de comparaison des filaments d’imprimante 3D sur le MatterHackers site Internet. Les bons matériaux de surface de construction et les aides comprennent Ruban Kapton, BuildTak, colles et fixatifs. N’oubliez pas non plus de garder votre surface de construction propre pour éviter toute interruption de l’adhérence au lit.

Imprimer plus lentement

Croyez-le ou non, imprimer plus lentement est une bonne pratique à suivre, surtout si le périmètre de la pièce comporte de nombreux bords tranchants ou irréguliers. Une vitesse d’impression plus lente aide à l’adhérence sur ces coins pointus.

Réduire le remplissage

La réduction du remplissage soulage une grande partie de la pression interne et/ou de la contraction du filament de durcissement, ce qui peut exercer une tension indésirable sur les périmètres des pièces.

Contrôle de la température ambiante

Lors du placement initial de votre imprimante 3D, n’oubliez pas de garder l’emplacement éloigné de la ventilation, des fenêtres et des portes ouvertes. L’air ambiant perturbe les pièces et peut nuire aux impressions. De plus, l’utilisation d’enceintes telles que des boîtes en carton ou des rideaux en plastique autour de l’imprimante aide à maintenir la température constante.

Meilleures pratiques supplémentaires

N’hésitez pas à vous référer Trucs et astuces pour l’adhérence du lit ABS, Comment réussir lors de l’impression en PLA et Comment réussir lors de l’impression avec ABS pour des pratiques supplémentaires pour aider à atténuer le gauchissement.

Enfin, il existe des outils d’atténuation qui sont souvent négligés et qui peuvent être tout aussi bons, voire meilleurs, que les formes traditionnelles d’atténuation des déformations. Ces outils tels que les bords et les empreintes sont stratégiquement placés dans la conception et le découpage de la pièce avec des outils logiciels tels que MatterControl et CAD.

Brims : Pas seulement pour les chapeaux et les visières

Un bord n’est rien d’autre qu’une série de boucles connectées et superposées qui aboutent et se propagent à partir du périmètre de la pièce imprimée. Tout comme une jupe, elle trace le périmètre mais le fait en couches commençant au périmètre extérieur et s’étendant à une distance prédéterminée du bord de la pièce. Tout comme un bord plat sur un chapeau de cow-boy, le bord imprimé en 3D ajoute à l’empreinte de base de la pièce d’origine et fournit une surface supplémentaire pour l’adhérence et le durcissement tout en permettant une certaine déformation le long du bord sans affecter le périmètre modélisé réel de la pièce.

Les bords sont particulièrement utiles lorsqu’une pièce a des périmètres avec des angles vifs (généralement inférieurs à 90 degrés). Plus de coins sur une pièce se traduisent directement par plus de possibilités de déformation. Les bords sont également utiles dans les cas où les pièces ont de grandes faces solides ou même lorsque de petites empreintes sont impliquées qui nécessitent une bonne adhérence au lit. Cependant, le cas le plus utile est celui de l’impression avec ABS. Les bords permettent la contraction du matériau ABS pendant le durcissement sans séparer les périmètres de la pièce du lit.

Conception du bord : remplissez-le jusqu’au bord

Une fois la conception d’une pièce terminée, un bord peut être ajouté via un trancheur/contrôleur ou via un logiciel de conception CAO. La figure 2 montre comment ajouter un bord dans MatterControl. Notez que les paramètres résident dans le menu « Jupe et radeau » où la « Distance de l’objet » est définie sur zéro. Le nombre de « boucles » déterminera le nombre de passes superposées que l’extrémité chaude/la buse effectuera lors de la création du bord. Dans ce cas, quinze boucles seront imprimées à un diamètre d’environ 0,2 mm ou 200 microns. Cela se traduit par une distance de bord d’environ 3 mm.

Figure 2 : Ajout d’un bord dans MatterControl


La hauteur de couche du bord sera particulièrement importante. La hauteur de la couche peut être définie à l’élément « Hauteur de la première couche » sous le menu « Couche/Surface » (voir Figure 3). Dans ce cas, la hauteur de couche est fixée à 0,25 mm, ce qui correspond à la même hauteur de couche pour la première couche. Vous pouvez essayer de diminuer la hauteur de la première couche, mais sachez simplement que cela pourrait aller à l’encontre de l’objectif du bord, car les premières couches plus minces affectent la bonne adhérence du lit. Par expérience, une hauteur de couche de 0,2 mm à 0,25 mm serait optimale. La figure 4 montre trois hauteurs de couche différentes (épaisseur du bord) pour les bords autour d’un cylindre.

Figure 3 : Définition de la hauteur de la couche Brim dans MatterControl


Figure 4 : Hauteurs du bord de gauche à droite, 0,5 mm, 0,25 mm, 0,2 mm


Une autre méthode pour ajouter un bord à une pièce consiste à inclure le bord dans la conception de base du modèle. Avec le logiciel de CAO, un bord peut être ajouté à la surface du modèle face au lit d’impression. Il s’agit d’un processus assez simple puisque la conception du bord n’a pas à suivre le périmètre de la pièce mais peut inclure des formes géométriques simples telles que des rectangles, des triangles ou des cercles. La conception du bord doit ajouter au moins 10 mm supplémentaires au périmètre de la pièce, 15 à 20 mm étant optimal (voir Figure 5). Tout comme lors de l’ajout de bords aux trancheuses et aux contrôleurs tels que MatterControl, la hauteur du bord doit être la même que la hauteur de la première couche. La hauteur par défaut en MatterControl est de 0,25 mm et ce paramètre de hauteur doit être utilisé dans votre modèle CAO.

Figure 5 : Exemple d’un bord de 10 mm ajouté à un modèle CAO


Autres conceptions d’empreintes : sautez sur le nénuphar

Il existe deux autres fonctionnalités de conception de logiciels de CAO qui peuvent vous aider à tuer le dragon de distorsion. L’un est l’inclusion de nénuphars. Les nénuphars sont des éléments circulaires qui sont ajoutés dans les emplacements du périmètre du modèle susceptibles de se déformer, tels que des angles vifs ou des surfaces très détaillées (voir les figures 6 et 7). Les nénuphars sont un excellent choix pour les modèles qui n’ont pas besoin d’un bord complet autour de la pièce. Les motifs de nénuphars ont généralement un diamètre de 20 mm, le centre du cercle étant placé sur le bord du périmètre. Selon la conception du bord, l’épaisseur du nénuphar doit être la même que la hauteur de la première couche lors de l’impression.

Figure 6 : Exemple de nénuphars


Figure 7 : Exemple de nénuphars


Une autre option consiste à agrandir l’empreinte de la pièce modélisée en ajoutant des chanfreins (voir Figure 8). Les chanfreins aident à effiler le périmètre afin qu’il y ait une transition angulaire douce vers le lit d’impression. L’angle de transition doit être inférieur à 45 degrés (généralement autour de 15-20 degrés), avec une hauteur à côté du périmètre ne dépassant pas 1 mm. Le chanfrein permet un refroidissement plus uniforme autour du périmètre, ce qui diminue les risques de déformation.

Figure 8 : Exemple de chanfreins


En résumé

À moins que nous ne nous transportions dans une nouvelle dimension où les lois existantes de la chimie et de la physique ne s’appliquent pas, la déformation continuera d’exister chez tous les praticiens de l’impression 3D. N’oubliez pas de suivre les trucs et astuces énumérés ci-dessus pour aider à atténuer la déformation. De plus, essayez d’ajouter des bords et des conceptions d’empreintes flexibles aux futures pièces. Vous pourriez être surpris par les résultats.