Généralités concernant les imprimantes par dépôt de filament fondu (FDM)
Les diamètres de filament : 1.75, 2.85 et 3 mm
1.75 mm : généralement utilisé par des imprimantes qui ont le feeder au niveau de la tête d’impression
2.85 et/ou 3 mm : généralement utilisés sur les imprimantes qui utilisent un tube (bowden) pour alimenter la tête d’impression.
note : on ne peut pas utiliser de filaments en 1.75 mm sur des imprimantes prévues pour utiliser du 2.85 mm ou 3 mm sauf à modifier la tête d’impression, les buses n’étant pas les mêmes ainsi que le feeder (système qui entraine le filament)
On peut utiliser du filament en 3 mm sur des imprimantes prévues pour du 2.85 mm en faisant attention au fait que la plupart du temps la tête d’impression est prévue pour laisser passer du filament avec une tolérance de +/- 0.05 mm.
2.85 + 0.05 mm = 2.9 mm (ça passe dans une tête alésée à 3 mm)
3 + 0.05 = 3.05 mm (ça coince dans une tête alésée à 3 mm = sous extrusion)
Le feeder
Le feeder sert à pousser le filament. Il est composé d’un moteur pas-à-pas et d’une ou deux roues crantées qui entrainent le filament.
La sortie du moteur est démultipliée ou non, l’idée étant d’avoir un maximum de force pour pousser le filament.
Plus la force pour pousser le filament est importante, plus l’imprimante extrudera régulièrement évitant ainsi la sous-extrusion.
Attention cependant : certains filaments s’écrasent facilement du fait de leur composition comme ceux chargés de particules de bois par exemple…
Position du feeder : sur la tête ou déporté
Sur la tête : plus de précision dans le débit (mais dans le débit uniquement) mais plus d’inertie (masse en mouvement) donc des positionnements qui peuvent varier de quelques dizaines de microns sur certaines imprimantes.
Déporté : moins de précision dans le débit mais moins d’inertie donc plus de précision dans les placements
Géométrie des imprimantes FDM
On a de tout mais le plus souvent, c’est :
1/ Plateau qui se déplace d’avant en arrière (X) et tête qui monte et descend et se déplace de droite à gauche (Z/Y)
2/ Plateau qui monte et descend (axe Z) et tête qui se déplace d’avant en arrière et de droite à gauche (X/Y)
L’architecture de type 1 est plus simple, c’est donc celle qui est privilégiée par les imprimantes d’entrée de gamme.
Inversement, le type 2, plus complexe est privilégié par les constructeurs de machines milieu/haut de gamme.
Imprimante ouverte/fermée
Les imprimantes conçues pour imprimer de l’ABS doivent être fermées de sorte à ce que la température ambiante soit la plus élevée possible pendant l’impression : l’ABS se contracte énormément en refroidissant.
Les imprimantes ouvertes permettent d’imprimer tous les filaments courants : PLA*, PET*, NYLON*, etc…
Les imprimantes ouvertes ne pourront pas imprimer d’ABS.
Plateau chauffant
Le plateau chauffant est utilisé pour faire adhérer la première couche déposée sur une surface la plus plate possible afin de maintenir l’objet en place pendant la durée de l’impression.
Accessoirement, il est utilisé pour augmenter la température ambiante des imprimantes fermées.
La température du plateau doit être proche du point de transition vitreuse du filament noté Tg ou TG (Tg = glass-transition temperature)
Même en chauffant, certains filaments collent difficilement sur le plateau généralement en verre. Il faut alors utiliser des additifs pour les faire coller.
Calibration du plateau
C’est le point crucial car il détermine la qualité de la première couche qui sera déposée.
3 écoles : calibration manuelle ou calibration “automatique” ou mixte.
Manuelle : la plus fiable dans le temps, on agit sur 3 molettes pour positionner le plateau perpendiculairement à l’axe de la buse d’impression.
Automatique : la plus précise, bien qu’elle engendre un paradoxe. La buse sera positionnée toujours avec le même écart avec le plateau, même si celui-ci est fortement incliné. Résultat : une impression inclinée.
Mixte : le meilleur des deux mondes. On associe une calibration manuelle et l’on compense les déformations du plateau par une calibration automatique.
Sur une imprimante FDM, l’écart entre la buse et le plateau est généralement de 100 microns soit 0.1 mm
Les buses
Le standard est de 0.4 mm, diamètre de perçage de la buse.
Sur certaines imprimantes, elles sont interchangeables : 0.15, 0.25, 0.40, 0.50, 0.60, 0.80, 1.0 mm
Plus la buse est fine, plus l’impression sera précise.
Plus la buse est grosse, plus l’impression sera solide (meilleure adhésion des couches car le filament reste chaud plus longtemps)
Plus la buse est fine et plus la température d’extrusion peut être basse.
Plus la buse est grosse et plus la température d’extrusion peut être élevée.
Matériaux utilisés pour les buses
On cherche à conserver la chaleur le plus longtemps possible à la bonne température (température d’extrusion).
Le laiton est le plus souvent utilisé mais il est sensible à l’abrasion.
On trouve des buses en inox ou en acier traité : elles sont destinées à des filaments chargés en particules métalliques généralement ou en carbone. Les filaments phosphorescent sont très abrasifs du fait de leur composition.
On trouve également depuis peu une buse dont l’extrémité est un rubis industriel : elle a été développée dans le but de pouvoir imprimer le 3ième matériau le plus dur au monde, le Carbure de Bore.
Les imprimantes à double extrusion (voir plus)
Certaines imprimantes ont deux buses (et donc deux feeders).
Cette géométrie particulière permet d’imprimer deux matériaux différents qui seront déposés l’un après l’autre.
Deux buses permettent d’imprimer :
deux couleurs différentes d’un même matériau (PLA blanc et PLA jaune par exemple)
deux matériaux différents (PLA + filament souple par exemple)
un matériau de structure et un matériau de support (PLA + PVA*)
* le PVA est soluble dans l’eau tiède
On voit tout de suite l’intérêt d’avoir la possibilité d’imprimer deux matériaux qui seront combinés en fonction de leurs propriétés respectives : couleur / type / capacité.
Mais cette possibilité apporte sont lot de contrainte supplémentaires, parmi lesquelles :
- deux buses et deux feeders à entretenir et régler (ou deux têtes dans le cas de certaines imprimantes)
- gestion de deux paramétrages différents au niveau des matériaux même si le filament est le même mais de couleur différente : en effet, deux filaments de type PLA d’une même marque peuvent avoir des températures d’extrusions différentes en fonction de leur couleur. ex. PLA naturel et PLA rouge par exemple.
- durée d’impression : gérer deux têtes prend plus de temps qu’une seule
- certains matériaux ne sont pas compatibles entre eux (rare)
- la gestion de l’extrusion est plus complexe : certaines imprimantes le font bien, d’autres beaucoup moins bien…
Enfin…
Certaines machines sont “propriétaires” ou “fermées” : les pièces ne sont fournis que par lui ou son réseau de distribution.
Certaines machines sont “ouvertes” : les pièces peuvent provenir d’autres constructeurs ou fournisseurs (buses par exemple).
Certaines sont “Open Source” : elles ont un écosystème ouvert s’appuyant sur une communauté d’utilisateurs experts.
Gardez toujours en mémoire que les imprimantes sont des machines complexes, composées d’éléments mécaniques et électroniques : elles demandent plus d’entretien que des imprimantes à jet d’encre dont on ne fait que changer une cartouche.
Dans la plupart des cas, la tête d’impression est considérée comme un “consommable” et il pourra vous en couter plus de 300€ pour la remplacer sur une machine à 1300 € en fonction de la technologies employées par le constructeur.
Ce ne sont que des généralités mais elles permettront d’avoir un langage commun et les bases nécessaires pour toutes réflexions autour de l’impression 3D par dépôt de filament fondu.
(en cas de besoin, je peux compléter cet article…)
bon ça me flipper de test un jour le filament CF20 que j’ai, du coup j’ai repris des buses de rab qui vont surement se détruire avec le peu de filament que j’ai mais je peux pas le laisser se perdre !