Petits détails et parois fines. Limites de la technologie FDM

Lors de la conception et de la préparation de pièces pour l'impression 3D, il est très important de tenir compte de la limite de résolution de notre équipement. Il est conseillé d'éviter les éléments de petite taille, car la qualité d'impression de ces éléments sera très faible et, dans de nombreux cas, le logiciel de plastification lui-même les omettra.

Comment connaître la limite de résolution d'une imprimante 3D FDM ?

Toutes les imprimantes FDM possèdent deux résolutions : une pour X et Y et une pour Z. La résolution X et Y dépend directement de la buse utilisée, cependant, elle ne correspond pas exactement au diamètre de la buse, mais à la largeur de l'extrusion.
Par exemple, une buse de 0,4 mm produit généralement une largeur d'extrusion de 0,48 mm, de sorte que la résolution dans les axes X et Y serait de 0,48 mm.
Des buses plus petites augmentent la résolution d'impression, tandis que des buses plus grandes la réduisent. Par exemple, une buse de 0,25 mm permettra d'obtenir une résolution de 0,3 mm, tandis qu'une buse de 0,6 mm permettra d'obtenir une résolution de 0,72 mm.

La largeur d'extrusion réelle d'une imprimante doit être déterminée de manière pratique en mesurant l'épaisseur d'un périmètre imprimé à l'aide d'un pied à coulisse. Toutefois, pour une imprimante correctement calibrée, elle sera environ 20 % supérieure au diamètre de la buse.

La résolution sur l'axe Y coïncide avec la hauteur de la couche, elle peut donc être modifiée pendant la configuration du laminage.

Lorsqu'on parle de petits détails, il faut en distinguer deux types : les parois minces et les petits détails.

Les parois minces sont celles dont l'épaisseur est inférieure à la largeur d'extrusion, et ne peuvent donc pas être imprimées avec une simple extrusion.

Les petits détails sont ceux qui, bien qu'ils soient au-dessus de la résolution de l'imprimante, posent problème lorsqu'il s'agit de fermer les périmètres ou de refroidir, en raison de leur petite taille.

Comment configurer l'impression de parois minces pendant le pelliculage

Il convient de noter que, par défaut, tous les logiciels de laminage omettent dans le gcode les parois dont l'épaisseur est inférieure à la résolution de l'imprimante, de sorte que l'imprimante ne les imprime pas du tout.

Image 1 : Pièce dont l'épaisseur de paroi est inférieure à la résolution de l'imprimante, avant et après laminage. Source : élaboration propre.

Il existe toutefois une solution pour empêcher le logiciel d'omettre ces murs et d'essayer de les imprimer. La plupart des laminateurs ont un paramètre qui vous permet de définir la largeur minimale d'extrusion. Lorsque ce paramètre est réglé sur une valeur inférieure à la largeur de l'extrusion, le logiciel prend cette valeur comme résolution minimale et essaie d'imprimer toute taille de mur comprise entre cette valeur et la largeur de l'extrusion. Pour ce faire, il ajustera proportionnellement le flux d'extrusion.

Il convient de noter que la fixation de valeurs faibles pour ce paramètre comporte des risques. L'impression à des débits d'extrusion inférieurs à l'optimum peut entraîner un manque d'uniformité de l'extrusion, une perte importante de précision et même l'échec de l'impression. En outre, si la hauteur du mur est élevée, il y a un risque de flambage. Il est conseillé d'effectuer des tests pour déterminer la valeur minimale qui peut être fixée en toute sécurité. Il est également important de travailler avec des vitesses d'impression faibles.

Image 2 : Parois de 0.92 mm, 0.48 mm et 0.30 mm après laminage. Source : élaboration propre.

Comment paramétrer l'impression des petits détails lors du laminage.

Contrairement aux parois fines, le logiciel de laminage par défaut n'omettra pas l'impression des petits détails.
Cela peut être problématique, car ce sont ces éléments qui présentent le plus grand risque d'échec.

Pour minimiser le risque d'échec, il est très important d'imprimer ces éléments à des vitesses très basses et, dans le cas de matériaux tels que le PLA ou le PETg, d'utiliser le ventilateur de couche au maximum.

En ce qui concerne la configuration des petits détails, chaque logiciel les traite différemment. Le seul paramètre commun qui affecte ce type d'éléments est la réduction de la vitesse pour les couches dont le temps d'impression est très faible (15 - 45 s). Il est recommandé de toujours l'activer avec un seuil d'environ 30 s pour l'ABS/ASA et 15 s pour le PLA et le PETg.

Simplify3D vous permet de définir une longueur d'extrusion minimale pour les extrusions simples, ainsi tous les petits détails qui ont besoin d’une longueur d'extrusion inférieure à cette valeur seront omis du stratifié.

Ideamaker, contrairement aux autres laminateurs, possède une section spécifique pour les petits détails. Cette fonction vous permet d'attribuer un diamètre minimum aux détails et aux trous, et de leur appliquer une réduction de vitesse.

Image 3 : Section de configuration des petits détails dans ideamaker. Source : Raise3D.com

Considérations finales

Lorsqu'on réalise une conception pour l'impression FDM, il est nécessaire de connaître la résolution maximale de l'imprimante 3D avec laquelle elle sera fabriquée et d'essayer d'éviter les éléments dont les dimensions sont proches de cette limite de résolution.

Si de petits détails ou des parois fines doivent être imprimés, les conseils suivants doivent être pris en compte :

• Vérifiez la configuration à paroi mince de la lamineuse, ainsi que la fonction "petits détails" si elle est disponible. Des réglages incorrects auront pour effet de les omettre du stratifié et donc de ne pas les imprimer sur la pièce finale.
• Utilisez une vitesse d'impression faible. Si la lamineuse utilisée permet de réduire la vitesse uniquement pour les petits détails, cette fonction doit être sélectionnée, car elle évite une augmentation excessive du temps d'impression. Si cette fonction n'est pas disponible, il est nécessaire de réduire la vitesse globale d'impression. La réduction dépendra du type d'imprimante, du matériau utilisé, de la température d'impression et de l'efficacité du ventilateur de couche et doit donc être déterminée indépendamment pour chaque cas individuel.
• Refroidissez la pièce aussi rapidement que possible pour éviter une déformation importante des couches.

Il convient toutefois de noter que le fait de travailler en dessous de la résolution optimale de l'imprimante entraîne une perte de qualité considérable et un risque de défaillance des pièces.