Conseils d’impression 3D


Prévenir les déformations dues aux changements thermiques

PLA

Le PLA s’imprime très bien et sa tendance à se déformer est assez faible. Elle peut tout de même être problématique au niveau des coins et des portions suspendues. Pour limiter ces effets indésirables, il est recommandé d’utiliser les ventilateurs de chaque côté de la tête d’impression pour bien refroidir la pièce.

ABS

L’ABS est caractérisé par une forte propension à se déformer en fonction des variations thermiques. Il est recommandé de le garder bien au chaud avec une plaque chauffante entre 95°C et 115°C sans quoi il se déformera, délaminera ou encore décollera de la surface. Température de la première couche 105°C et abaisser la température à 95°C pour les couches suivantes afin d’éviter trop de déformation.

Conserver la porte avant fermée permet d’éviter les courants d’air qui pourraient refroidir la pièce et causer une délamination.

Pour les géométries complexes, il est recommandé d’utiliser un brim (contour de la première couche augmenté) afin d’augmenter la surface d’adhésion du modèle. Ceci empêche les coins de se relever par exemple. Le brim s’enlève manuellement facilement à l’aide d’un couteau ou d’une lime.

Il est préférable de ne pas utiliser les ventilateurs, mais parfois en fonction de la qualité de l’ABS utilisé il peut être nécessaire de les utiliser comme dans le cas du PLA pour stopper la déformation. La ventilation réduit l’adhérence entre les couches et les pièces sont moins solides. Utiliser au minimum de la puissance.

Tolérances

Plusieurs paramètres peuvent influencer les tolérances d’impression en dehors du choix de l’imprimante et de ses composants.

Calibration

Normalement la calibration est effectuée par le fabricant en usine et il n’est pas nécessaire de la refaire par la suite. Par contre dans le cas d’une RepRap ou d’une imprimante en kit c’est un incontournable. Il s’agit de comparer les mouvements commandés avec les déplacements réels mesurés pour ensuite déterminer les facteurs de correction nécessaire pour obtenir une bonne précision d’impression. Une fois que les correctifs sont incorporés dans le firmware et il n’est plus nécessaire de s’en soucier. Vous pourrez trouver plus d’information sur les étapes à suivre pour effectuer la calibration.

Résolution des fichiers STL

Pour être imprimé, un modèle 3D doit être exporté depuis un logiciel de CAD vers le format STL. Le fichier STL est constitué d’un maillage de triangles représentant le modèle 3D. Les surfaces et les courbes sont transformées en polygones. Plus il y a de triangles pour définir une surface et plus la forme s’approchera de la surface idéale. Les fichiers plus précis sont également plus volumineux. Dans le cas contraire, une résolution faible de triangle peut entrainer des écarts importants avec la forme désirée.

Réduction diamètre de trouLes sommets des triangles sont situés sur la surface idéale tandis que le plan du triangle rejoint ces points directement avec un écart par rapport à la surface originale.

Dans le cas d’un trou, le diamètre d’une tige pouvant être inséré est restreint par les arêtes. On calcule la réduction de diamètre avec la formule suivante:

df=Di*cos(pi/n)

Où le diamètre final « df » (bleu) est réduit du diamètre initial « Di » (vert) en fonction du nombre d’arêtes « n » définissant le cercle.

Réduction du diamètre en fonction de n

Une précision de 0.2mm pour exporter un fichier STL offre un bon résultat d’impression tout en ayant une taille raisonnable. Il ne sert à rien d’augmenter la résolution au-delà de la résolution de l’imprimante.

Ce sont davantage les petits trous qui souffrent de cette réduction de diamètre et pour obtenir de bonnes dimensions il faut se résoudre à augmenter le diamètre dans le modèle 3d.

Une autre méthode implique d’augmenter le nombre de périmètres traçant la surface de façon à se donner de la marge afin de repercer les trous au diamètre voulu.

Qualité du filament

La qualité du filament est un facteur déterminant pour obtenir un modèle de qualité ainsi que pour sa facilité d’impression. Le choix d’un bon fournisseur est important afin de retrouver la même qualité et des paramètres d’impression identiques d’un rouleau à un autre et d’une couleur à l’autre. Certains matériaux offriront de meilleurs résultats que d’autres pour monter à des angles prononcés ou encore dans la réalisation de ponts entre deux îlots.

Diamètre du filament

Le diamètre indiqué d’un filament est une valeur nominale et le diamètre réel du filament peut en être légèrement différent. Le diamètre du filament est directement relié à la quantité de matière extrudée (largeur de trait) ce qui peut entrainer une large panoplie de problèmes d’impression allant de la précision dimensionnelle aux bavures, fermeture des surfaces ou encore la sous-extrusion. Pour s’assurer d’un bon résultat, mesurer le diamètre du filament à l’aide d’un pied à coulisse et l’inscrire dans slicer. Il est préférable d’effectuer plusieurs mesures puisque le filament peut avoir quelques défauts de précisions sur la longueur ou encore une ovalisation.

Filament diameter

Tolérance du filament

Une erreur sur le diamètre se traduit par le carré de l’erreur sur la largeur de trait. Ce problème est surtout problématique avec un manque de constance du diamètre tout le long du filament. Certaines peuvent être plus larges ou étroites ce qui modifie la largeur de trait au cours de l’impression du modèle.  Cette erreur est cumulative sur le nombre de périmètres réalisé, le premier périmètre réalisé étant le mieux positionné.

 

Option de slicer

Tracer le périmètre en premier

Plusieurs périmètres sont nécessaires pour définir le contour d’un modèle afin de s’assurer que le modèle est bien fermé lors de la réalisation d’arrondis en Z notamment, mais aussi pour augmenter la solidité de la pièce.

Les différents périmètres sont bâtis collés les uns aux autres. Si bien que lors de l’impression si le flux de plastique est trop important la largeur des traits sera augmentée. En cas d’erreur la position et la largeur extérieure du trait sera décalées dans le sens de la progression du contour. Pour cette raison il est conseillé de cocher l’option de slicer pour tracer le périmètre extérieur en premier. De cette façon s’il y a un décalage il sera absorbé à l’intérieur de la pièce et l’extérieur sera alors affecté que par l’élargissement d’un simple trait.

Option de Slic3r

Imprimer depuis la carte SD

La connexion USB des cartes de contrôles basés Arduino (la plupart des imprimantes de bureau) n’est pas des plus rapides souvent 125000 ou 250000 bauds (~=16 ou 32 kb/s). Il peut arriver (pour des fichiers à haute résolution) que l’impression soit plus rapide que l’ordinateur arrive à envoyer les instructions. L’imprimante fera alors des micropauses entre les différentes commandes ce qui laissera des petites goute sur l’impression.

La lecture de la carte SD situé sur l’écran de contrôle est très rapide et solutionnée ce genre de problème.

 

Pressurisation des extrudeurs au démarrage

Lors du démarrage de l’imprimante, il n’est pas certain que le filament soit présent juste au bout de l’extrudeur. Il se pourrait alors que la pièce soit imprimée à vide un petit moment. Pour éviter un tel défaut, il est recommandé d’imprimer un skirt (option de slicer) autour de l’objet de façon à s’assurer que le matériel se rende jusqu’à la buse avant de passer à l’objet désiré.

Lors de la chauffe de la buse, le matériel en fusion aura tendance à couler et à laisser un fil.

Pour éviter l’écoulement lors de la chauffe ainsi que s’assurer de la présence de filament adéquate au bout de la buse, vous pouvez inclure le code suivant dans la routine de démarrage de slicer:

G28
G1 Z[first_layer_height]
M109 S[first_layer_temperature]
G1 X25 E15 F200
G1 X150 Z0 F12000
G1 Z1

La buse se positionnera tout près de la surface pour empêcher le matériel de couler pendant la chauffe ensuite un trait large sera extrudé pour s’assurer de la présence de matériel à la buse. Suivra un mouvement rapide sur le bord de la surface pour nettoyer la pointe de la buse. L’impression de la pièce pourra alors commencer proprement.

Réduction de l’écoulement

La propension d’un matériau à s’écouler dépend beaucoup du type de filament et du fournisseur. Certains matériaux sont beaucoup plus faciles à utiliser que d’autres.

Le plastique est extrudé en chauffant et en appliquant une pression sur le matériel afin de le faire sortir par la buse. Le matériel ne cesse de sortir que lorsque la pression s’arrête ou que la température redescend. Lorsqu’on stop le moteur d’extrusion pour changer d’ilot ou de couleur il reste encore de la pression dans l’extrudeur et le plastique continue de couler. Pour prévenir ce phénomène, on rétracte le matériel dans la buse sur une courte distance.

Certains matériaux deviennent très fluides lorsqu’ils sont chauffés et peuvent fondre et couler même si le matériau est rétracté. En baissant la température, la viscosité devrait augmenter et ainsi prévenir un écoulement non désiré. Le fait de réduire la température (tout en restant dans la plage de température recommandé par le fabricant de filaments) permet également d’obtenir de meilleures performances dans la réalisation d’angles prononcés ou de sections faisant pont entre deux ilots.

Double extrusion

L’écoulement non désiré est particulièrement critique lorsqu’on utilise deux extrudeurs pour deux matériaux ou couleurs différentes. Il y aura alors risque de contamination et de mélanger les matériaux de façon inappropriée. L’impression est effectuée une couleur à la fois et la buse inutilisée a tout le temps de couler pendant l’attente. Si une couleur est inutilisée pendant plusieurs couches, son temps d’attente est grandement augmenté ainsi que le risque de contamination.

Une façon de contourner ce phénomène est de demander au slicer (cura) de bâtir une tour pour que les deux têtes viennent imprimer un peu et s’essuyer avant chaque couche. De cette façon l’écoulement est récupéré et on s’assure de la présence de plastique aux buses avant chaque couche.capture cura wipe tower