Impression 3D avec des supports

L'une des principales limites de la technologie d'impression 3D FFF est la nécessité d'imprimer chaque couche par-dessus la précédente, sans possibilité de produire des ponts, des cantilevers ou des murs à forte pente.

Pour surmonter ce problème, il est courant d'utiliser des structures de support imprimées qui servent de base de support aux éléments précédents. Ces structures sont appelées supports.

Image 1 : Supports utilisés sur les pièces imprimées en 3D. Source : 3DHubs

Parties des supports

Les supports se composent principalement de quatre parties :

• Support : Il s'agit de la structure qui soutient les couches en porte-à-faux.

• Support dense : Les dernières couches du support en contact avec la pièce sont appelées support dense. Son nom est dû au fait que ces couches ont une densité plus élevée que le reste du support. Il s'agit d'un paramètre facultatif qui améliore le support de la pièce en offrant une plus grande surface de contact, sans augmenter de manière significative le coût du matériau..

• Dégagement horizontal : C'est l'espace entre les parois latérales du support et celles de la pièce à usiner. Il empêche la pièce d'adhérer latéralement aux supports.

• Dégagement vertical : il s'agit de l'espace entre la face supérieure du support et la pièce à travailler.

Types de supports

Selon le matériau dans lequel ils sont fabriqués, les supports peuvent être classés comme solubles ou non solubles. Dans le cas des imprimantes dotées d'un seul extrudeur, les supports doivent toujours être produits dans le même matériau que la pièce. Dans le cas des extrudeusrs doubles, les supports peuvent être produits dans un matériau différent de celui de la pièce. Dans ces cas, il est courant d'utiliser un matériau soluble dans lequel la pièce ne se solubilise pas (voir postles filaments solubles pour support).

Paramètres de configuration des supports

L'utilisation de matériaux solubles ou non solubles conditionne la configuration des supports, il est donc très important de connaître les différents paramètres et la manière dont ils affectent le comportement des supports.

Chaque logiciel de plastification peut inclure ses propres paramètres qui ne sont pas disponibles dans d'autres programmes, il est donc conseillé de consulter le manuel du logiciel utilisé. Cependant, il existe une série de paramètres qui leur sont communs et qui permettent de configurer tout type de support :

• Seuil de support ou porte-à-faux : Il s'agit de l'angle maximal du mur à partir duquel les supports seront générés. Les valeurs comprises entre 30 et 60 sont généralement utilisées. Les petites hauteurs de couche permettent d'imprimer des pentes plus élevées sans supports, tandis que les grandes hauteurs de couche peuvent requérir des supports même avec de petites pentes.

• Type/motif de remplissage : Le remplissage est configuré comme une structure à faible densité. Les motifs qui peuvent être sélectionnés sont similaires à ceux utilisés pour le remplissage de la pièce. Les unidirectionnels (lignes) seront plus rapides et plus faciles à retirer, bien qu'ils puissent être moins stables dans les pièces hautes, tandis que les bidirectionnels (grilles) offrent une plus grande stabilité mais peuvent être plus difficiles à retirer, surtout dans les petits trous.

• Densité du support : il s'agit du rapport entre l'espace vide et le matériau dans le support. Une densité plus élevée produit des supports plus stables, mais au prix d'un coût plus élevé des matériaux et d'une difficulté à les enlever. Les valeurs inférieures à 30% sont généralement utilisées.

• Nombre de couches de support dense : Il s'agit du nombre de couches en contact avec la pièce et qui auront une densité plus élevée que le reste du support. Il est conseillé d'en utiliser au moins 3.

• Densité du support dense : Il s'agit de la densité des dernières couches du support en contact avec la pièce. Des valeurs supérieures à 30% sont généralement utilisées pour les supports non solubles et supérieures à 80% pour les supports solubles.

• Séparation verticale : il s'agit de la distance entre la dernière couche du support et la première couche de la pièce. En général, on utilise l'équivalent d'une couche lorsque des supports non solubles sont utilisés et zéro lorsque des supports solubles sont utilisés.

Dans le cas des imprimantes à double extrudeur, il est possible de sélectionner des extrudeusrs différentes pour le support et pour le support dense. Cela permet d'économiser du matériel soluble (dont le coût est généralement plus élevé) et du temps lors de la solubilisation des supports. Il est donc conseillé de choisir le même extrudeur qui imprime la pièce pour le support, et l'extrudeur avec le matériau soluble uniquement pour le support dense. De cette façon, lorsque cette interface est dissoute, le reste du support se détache facilement de la pièce sans qu'il soit nécessaire de le dissoudre. Avec cette configuration, il est recommandé d'utiliser au moins 5 couches de support dense avec une séparation égale à zéro.

Des problèmes courants avec les supports solubles

Les matériaux solubles, et notamment les matériaux solubles dans l'eau, sont souvent plus difficiles à imprimer. Certains des problèmes les plus courants sont :

• L'humidité : elle ne concerne que les matériaux solubles dans l'eau. Ces matériaux sont particulièrement sensibles à l'humidité, ils doivent donc être stockés dans des conditions appropriées. En outre, il est conseillé d'utiliser des boîtes hermétiques ou des déshydratants pendant l'impression, car ils peuvent s'hydrater en quelques heures. La conséquence la plus fréquente d'un support de filament humide est le colmatage du hotend.

• Faible adhérence : il est très important de choisir un matériau de support compatible, non seulement pour la température mais aussi pour l'adhérence. Lors de l'impression d'un porte-à-faux, le support sert de base, de sorte qu'une mauvaise adhérence entraînera une défaillance aux conséquences similaires à celles provoquées par des problèmes d'adhérence dans la base d'impression. Dans le cas des filaments hydrosolubles, l'humidité entraîne également une perte d'adhérence du matériau, ce qui est particulièrement fréquent avec le PVA.

• Blocages : comme mentionné ci-dessus, l'une des principales conséquences d'un support de filament humide est le blocage, mais ce n'est pas la seule cause. Le fait de maintenir le bloc chauffant à des températures élevées sans imprimer pendant une longue période peut également provoquer des bourrages. Par conséquent, lorsque les changements d'extrudeur ne sont pas fréquents, il est conseillé de réduire de 30 °C la température de l'extrudeur inactif.

Remarque : Ce guide aborde les concepts de manière générale et ne se concentre pas sur une marque ou un modèle spécifique, bien qu'ils puissent être mentionnés à un moment donné. Il peut y avoir des différences importantes dans les procédures d'étalonnage ou de réglage entre les différentes marques et modèles, il est donc recommandé de consulter le manuel du fabricant avant de lire ce guide.