Comment imprimer en 3D avec plusieurs couleurs ou matériaux avec une seule extrudeuse ?

De nombreux utilisateurs de l'impression 3D avec la technologie FDM ont posé cette question à un moment donné.

La plupart des imprimantes 3D FDM de bureau n'ont qu'un seul extrudeur, de sorte que l'utilisateur "perd" la possibilité de combiner plusieurs filaments ; par exemple lorsqu'il s'agit d'imprimer des pièces complexes en utilisant un filament de construction et un filament de support ou dans le cas où la pièce doit intégrer plusieurs couleurs.

Image 1 : Vase imprimé en 3D avec filaments de Fillamentum et Mosaic Palette. Source : Fillamentum.

Pour résoudre ce problème, il existe plusieurs solutions en fonction des besoins de l'utilisateur et de la complexité de la pièce. Dans cet article, nous allons en expliquer deux :

• Utilisation d'un logiciel de laminage.
  Utilisation d'un appareil externe.

Utilisation d'un logiciel de laminage

La méthode la plus simple consiste à utiliser le logiciel de laminage pour générer des fichiers .gcode prêts à être utilisés par l'utilisateur pour changer le filament de l'imprimante au bon moment. De cette façon, des pièces de différentes couleurs ou matériaux peuvent être imprimées.

Dans ce cas, l'impression en plusieurs couleurs sera limitée à des couches complètes. C'est-à-dire que chaque couche isolée sera d'une seule couleur (il n'y aura pas deux couleurs par couche). Il est très important de tenir compte de ces limitations lors de la conception de l'œuvre.

Pour utiliser cette méthode, il est recommandé d'utiliser Ultimaker Cura, l'un des logiciels libres les plus populaires de nos jours ; bien qu'il soit possible d'effectuer le processus avec d'autres logiciels de laminage sans problème.

1. Pour commencer, vous devez importer le dessin choisi dans Ultimaker Cura.
2. Une fois ouvert, vous devez ajuster les paramètres en fonction du matériau à utiliser pour l'impression de la pièce.
3. À ce stade, vous devez déterminer à quelle hauteur ou dans quelle couche vous voulez changer la couleur/le matériau.
4. Une fois ces informations obtenues, allez dans Extensions>Post Processing>ModifyGcode et appuyez sur Add Command Sequence>Pause en hauteur.
5. Dans la fenêtre pop-up, vous devez choisir la pause par couche ou par mm. Selon la conception choisie, il sera plus pratique d'utiliser l'une ou l'autre commande. Dans tous les cas, le numéro que nous indiquons dans la case correspondra à la couche ou à la hauteur à laquelle le changement de filament sera effectué.
   
   Le terme "tête d'impression du parc X/Y" fait référence aux coordonnées vers lesquelles le Hotend doit être dirigé au moment de la pause. Il est recommandé d'utiliser les coordonnées 0/0 (Home) pour faciliter le changement de filament.
   
   En outre, les paramètres rétraction, vitesse de rétraction et montant d'extrusion doivent être définis. Les deux premiers dépendront du matériau utilisé, tandis que pour le dernier, il est recommandé de fixer environ 5 cm ; ce qui correspondra à la quantité de filament à extruder après le changement de filament, avant de reprendre l'impression.

Image 2 : Interface de Cura. Source : Ultimaker Cura.

Cette méthode ne serait pas viable pour l'impression d'une pièce complexe qui nécessite un matériau de support (par exemple ABS + PVA). Si différents matériaux doivent être utilisés, le degré d'adhérence entre eux doit être pris en compte. Si l'adhérence n'est pas suffisante, la pièce se séparera tôt ou tard dans les couches de liaison entre les matériaux.

Utilisation d'un appareil externe

La méthode du logiciel de plastification présente certaines limites et nécessite la participation de l'utilisateur pendant le processus d'impression pour changer de matériau ; autrement dit, il ne s'agit pas d'un processus automatique.

Pour résoudre ce problème, Mosaic Manufacturing a mis au point un dispositif qui permet d'imprimer avec jusqu'à 4 couleurs ou matériaux différents : Mosaic Palette. Dans ce cas, il est possible d'inclure jusqu'à 4 couleurs ou matériaux différents dans la même couche.

Mosaic Palette 3

Mosaic Palette base son fonctionnement sur la combinaison de jusqu'à 8 filaments en un seul de manière continue.

Pour faciliter l'utilisation et la convivialité de Mosaic Palette 3 et Mosaic Palette 3 Pro, Mosaic Manufacturing a développé en parallèle son propre logiciel de laminage : Canvas.
En important un dessin dans Canvas, des zones de différentes couleurs/matériaux peuvent être facilement et intuitivement marquées et différenciées, tout comme la coloration. Dans ce logiciel, vous pouvez également créer les profils des différents matériaux que vous souhaitez utiliser.

Mosaic Palette 3 et Mosaic Palette 3 Pro reconnaissent et calculent la quantité de chaque filament de chaque couleur/matériau qui doit être utilisé dans chaque couche.

Comment fonctionne-t-il ?

Pour réaliser le processus d'impression, Mosaic Palette 3 a quatre entrées de filament et Mosaic Palette 3 Pro a huit entrées de filament(chacune avec sa propre extrudeuse et son propre capteur de filament).

Une fois que le filament est introduit dans chaque extrudeuse, il est dirigé vers le système de coupe, qui consiste en un couteau rotatif qui coupe le filament à la longueur exacte requise selon le programme de laminage de la toile.

Une fois le filament coupé, le matériau est relié à celui à poursuivre grâce au Splice Core, une résistance qui relie les matériaux.

Image 3 : Union entre deux filaments. Source : Mosaic.

Lorsque les morceaux de filament sont unis, ils passent par une zone de refroidissement et traversent la Scroll Wheel, une roue de réglage qui assure un diamètre correct tout au long du filament.

Quels matériaux pouvez-vous utiliser ?

Mosaic Palette 3 et Mosaic Palette 3 Pro peuvent utiliser le même matériau dans un maximum de 8 couleurs différentes, mais elles permettent également différentes combinaisons de matériaux.

Le tableau suivant présente quelques-unes des combinaisons matérielles possibles et leur degré de difficulté. Dans certains cas, il est indiqué que la combinaison des matériaux est "expérimentale" ; cela signifie qu'elle ne peut pas toujours être réalisée avec succès, mais qu'il y a des utilisateurs qui ont imprimé avec succès des projets avec ces matériaux.

En outre, Mosaic met à votre disposition un grand nombre d'informations et de ressources dans la zone de support de son site  web.

Parmi ces ressources, vous pouvez trouver des configurations recommandées pour l'assemblage de différents matériaux, des tableaux complets de compatibilité des matériaux ou le dépannage de problèmes courants.

Il faut tenir compte que la configuration d'impression optimale est différente pour chaque imprimante, les valeurs que partage Mosaic ne sont donc qu'un guide. Si vous avez une bonne configuration d'impression avec un support particulier, il est recommandé d'utiliser cette configuration si vous combinez des brins de ce support.

Mosaic Palette dispose également d'un espace sur la plateforme Thingiverse, où elle télécharge périodiquement des dessins adaptés à l'utilisation de diverses couleurs/matériaux avec Mosaic Palette.

Image 5 : Conception adaptée au téléchargement gratuit. Source : Thingiverse.

Tant pour les résultats finaux que pour le service et les ressources gratuits offerts, Mosaic Palette 3 et Mosaic Palette 3 Pro sont une option très intéressante pour les utilisateurs qui souhaitent imprimer avec plusieurs couleurs ou expérimenter l'impression 3D de plusieurs matériaux avec leurs imprimantes 3D FDM avec un unique extrudeur.