Impression 3D haute vitesse avec FDM
Équipement haute vitesse
L'impression 3D FDM (Fused Deposition Modeling) à haute vitesse se présente comme une avancée innovante dans la fabrication additive. Cette méthode utilise l'extrusion rapide de matériaux thermoplastiques, permettant la construction accélérée, couche par couche, de designs complexes. L'impression 3D haute vitesse utilise des imprimantes spécialisées équipées de mécanismes améliorés, tels que des buses à haut débit et des systèmes de chauffage optimisés, facilitant le dépôt rapide de matériau sans compromettre la qualité d'impression.
Auparavant, les imprimantes 3D de bureau ne pouvaient pas dépasser la limite de vitesse d'impression de 80 mm/s. Les paramètres habituels pour la largeur du cordon et la hauteur de couche limitaient le flux volumétrique à 6 mm³/s ou moins. Cependant, l'introduction récente d'imprimantes 3D haute vitesse dans cette catégorie de marché a débloqué le potentiel pour fonctionner à des vitesses jamais atteintes auparavant dans l'impression 3D. Cette émergence offre de nouvelles perspectives pour exploiter ces vitesses d'impression sans précédent. Ce processus réduit considérablement les temps de production, offrant une fabrication efficace de prototypes, de pièces fonctionnelles et de géométries complexes. Sa vitesse inégalée améliore la productivité dans les environnements industriels, répondant aux exigences des professionnels recherchant des solutions de fabrication rapides et précises dans divers secteurs.
Filament haute vitesse
Cependant, l'extrusion de filaments standard sur des équipements haute vitesse peut ne pas donner les résultats attendus. C'est pourquoi le meilleur choix pour l'impression haute vitesse sont les filaments haute vitesse. Ces matériaux sont méticuleusement conçus pour répondre aux exigences d'extrusion rapide et précise du matériau et sont généralement composés de thermoplastiques avancés, notamment le PLA, l'ABS, le PETG ou des mélanges spécialisés conçus pour une impression rapide sans compromettre l'intégrité structurelle.
Les fabricants conçoivent ces filaments avec des tolérances de diamètre spécifiques et une rondeur constante pour assurer un écoulement de matériau lisse et fiable lors de l'extrusion à haute vitesse. De plus, certains filaments intègrent des additifs ou des renforts pour améliorer des propriétés telles que la résistance, la résistance à la chaleur ou la flexibilité, des aspects cruciaux pour produire des prototypes durables et fonctionnels ou des pièces finales à un rythme accéléré. La sélection méticuleuse des filaments joue un rôle clé dans l'optimisation du processus d'impression 3D haute vitesse, fournissant aux professionnels une large gamme de matériaux pour répondre à leurs besoins spécifiques d'application.
Filaments de support pour l'impression haute vitesse
L'évolution des filaments haute vitesse a été impressionnante, répondant aux demandes d'extrusion rapide en impression 3D. Cependant, le défi persiste dans le manque de filaments de support compatibles capables de soutenir ces vitesses d'extrusion escaladées. La disparité dans l'innovation entre les filaments haute vitesse et leurs homologues de support entrave l'exécution sans heurts de conceptions complexes et limite le potentiel des équipements et des filaments haute vitesse en continuant de nécessiter des vitesses d'impression faibles.
Aborder cette disparité reste crucial pour garantir un progrès global dans l'impression 3D haute vitesse avec FDM, incitant à davantage de recherche et développement pour combler le fossé entre l'extrusion rapide de filaments et les capacités adéquates de matériaux de support. C'est précisément à cela que BASF Forward AM et Xioneer ont décidé de consacrer leurs efforts.
BASF et Xioneer aident à combler le fossé
BASF Forward AM, le principal fournisseur de matériaux pour l'impression 3D, et Xioneer, un important fournisseur de matériaux de support soluble, ont collaboré pour introduire des capacités d'impression haute vitesse en utilisant leurs matériaux sur des imprimantes de bureau. En utilisant le système Raise3D Pro3 Hyper FFFTM, ils ont validé avec succès plusieurs combinaisons de matériaux de modèle et de support. L'utilisation de supports solubles est un facteur crucial pour permettre une flexibilité de conception de vos composants et optimiser la production en réduisant le besoin de main-d'œuvre manuelle pendant la phase de post-traitement.
Image 1 : Collecteur d'admission imprimé en 3D avec matériau de support soluble VXL 90 et matériau de modèle Ultrafuse ABS Fusion+. Source : Xioneer.
Ces validations ont confirmé la faisabilité de vitesses d'impression atteignant jusqu'à 300 mm/s tout en maintenant un débit allant jusqu'à 30 mm³/s. Cet exploit marque une avancée significative, démontrant une productivité cinq fois supérieure à celle des systèmes d'impression 3D précédents.
| Matériau Ultrafuse | Xioneer VXL 70 | Xioneer VXL 90 | Xioneer VXL 111 | Xioneer VXL 130 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Standard | PLA | ✓ | ✓ | ✗ | ✗ |
| PET | ✗ | ✓ HS | o | ✗ | |
| ABS | ✗ | ✓ HS | ✓ HS | ✗ | |
| rPET | ✗ | ✓ HS | o | ✗ | |
| PP | ✗ | ✗ | ✗ | ✗ | |
| Ingénierie | PLA Tough | ✓ | ✓ HS | ✗ | ✗ |
| PLA PRO1 | ✓ | ✓ HS | ✗ | ✗ | |
| ABS Fusion+ | ✗ | ✓ HS | ✓ HS | ✗ | |
| ASA | ✗ | o | o | ✗ | |
| PA | ✗ | o | o | ✗ | |
| PC/ABS FR | ✗ | o | o | ✗ | |
| Flexible | TPU 85A | o | o | o | ✗ |
| TPU 95A | o | o | o | ✗ | |
| TPU 64D | o | o | o | ✗ | |
| TPS 90A | o | o | o | ✗ | |
| TPC 45D | o | o | o | ✗ | |
| Renforcé | PET CF15 | ✗ | ✓ HS | o | ✗ |
| PAHT CF15 | ✗ | ✓ HS | ✓ HS | ✗ | |
| PP GF30 | ✗ | ✗ | ✗ | ✗ | |
| PA6 GF30 | ✗ | o | o | ✗ | |
| PC GF30 | ✗ | o | o | o | |
| HT | PPSU | ✗ | ✗ | ✗ | ✗ |
Tableau 1 : La compatibilité des matériaux de support soluble Xioneer avec les filaments Ultrafuse de BASF pour l'impression 3D haute vitesse avec FDM. Source : BASF.
Les combinaisons de matériau de support Xioneer VXL et de filament Ultrafuse de BASF adaptées à l'impression haute vitesse sont marquées par "✓ HS". Les matériaux marqués par "✓" sont valides pour une utilisation à des vitesses normales d'extrusion. Les combinaisons incompatibles sont marquées par "✗" et les combinaisons encore à valider sont marquées par "o".
Des recherches en cours sont en cours pour explorer des combinaisons de matériaux supplémentaires, prévues pour une mise en œuvre future. Notamment, atteindre de telles vitesses élevées, en particulier à l'interface entre les matériaux de modèle et de support, reste inconcevable avec tout matériau de support sauf le VXL, principalement en raison de problèmes d'adhérence rencontrés à des vitesses élevées.
