Publié le 13/03/2019

Tout sur les nozzles d'imprimante 3D (I): Classification et recommandations

Conseils

Nozzles impresora 3D FDM

L’un des grands doutes qui se posent aux utilisateurs de l’impression 3D est quelles sont les différences entre les divers types de nozzles disponibles sur le marché, lesquels utiliser à chaque occasion, et quels conseils d’utilisation et d’entretien doivent être pris en compte. Dans cet article et dans deux autres, nous tenterons d’expliquer et de répondre à toutes les questions qui se posent à propos des nozzles ou des buses des extrudeurs des imprimantes 3D FDM/FFF.

Classification des buses d'imprimante 3D

Lors de la classification d'une buse, nous allons considérer deux des caractéristiques principales: matériel et le diamètre de sortie.

Diamètre de sortie

Dans le diamètre, il existe un large éventail de mesures allant de 0.20 mm (bien qu’il existe déjà des buses de 0.15 mm et 0.10 mm) à 1.2 mm.

Matériel

Nozzles Laiton: C'est le matériau le plus utilisé pour les buses du extrudeur, car il a une conductivité thermique et une stabilité élevées, en plus de sa facilité d'usinage et de son prix économique. Son principal inconvénient est la usure rapide des matériaux abrasifs qui contiennent des fibres.

Nozzle Laiton E3D-Online

Figure 1: Buse en Laiton E3D-Online. Source: E3D-Online

Nozzles Acier Durci: Pour résoudre ce problème d’usure rapide des buses en laiton, des buses en acier trempé apparaissent, jusqu'à 10 fois plus résistant à l'usure et en maintenant les mêmes qualités. Comme inconvénients, ces buses ont une transmission de chaleur inférieure et, comme elles contiennent du plomb, elles ne sont pas recommandées pour fabriquer des pièces qui sont en contact avec la peau ou les aliments.

Nozzle Acier Durci E3D-Online

Figure 2: Buse en Acier Durci E3D-Online. Source: E3D-Online

Nozzles Acier Inoxydable: Ce matériel présente une dureté supérieure au laiton et présente l’avantage de ne pas contenir de plomb, matériau non autorisé pour la fabrication de pièces en contact avec la peau ou les aliments. Pour cette raison, les buses en acier inoxydable conviennent à l’impression 3D avec des filaments approuvés pour ces applications, de sorte que les pièces finales ne perdent pas l'approbation par les règlements de la FDA.

Nozzle Acier Inoxydable E3D-Online

Figure 3: Buse en Acier Inoxydable E3D-Online. Source: E3D-Online

Nozzles Ruby: La Olsson Ruby est une buse spéciale, fabriquée à partir d’une embout en laiton avec une pointe incrustée de rubis. Cette combinaison est l’idéal pour avoir une température stable, un durabilité presque infinie et une précision d'impression inégalable.

Nozzle Olsson Ruby

Figue 4: Buse Olsson Ruby. Source: Olsson Ruby

Recommandations pour choisir votre buse d'imprimante 3D

Une fois que nous avons présenté les types de diamètre de sortie et les matériaux des buses, nous recommandons à chaque utilisateur de choisir sa buse en fonction de ses besoins, en tenant compte des consignes suivantes :

  • Si des matériaux conventionnels sont utilisés, tels que PLA ou ABS pour les pièces de taille moyenne, l’idéal est d’utiliser une Buse en Laiton de 0.40 mm. Si vous souhaitez réaliser de petites pièces avec beaucoup de détails, nous recommandons une Buse en Laiton de 0.25 mm et, dans le cas contraire, une Buse en Laiton de 0.8 mm.
  • Si des matériaux abrasifs contenant des fibres sont utilisés, tels que PLA Fibre de Carbone, une buse en Acier Durci de 0.50 mm doit être utilisée, jamais de diamètre inférieur pour éviter tout encrassement dans l'extrudeur. Si de longues impressions 3D sont réalisées avec des matériaux très abrasifs, la buse recommandée est la Olsson Ruby.
  • Si des matériaux approuvés sont utilisés pour le contact avec la peau et les aliments, la seule buse compatible pour maintenir cette qualité est une Buse en Acier Inoxydable de 0.40 mm. Pour les petites pièces très détaillées, nous recommandons une Buse en Acier Inoxydable de 0.25 mm et, dans le cas contraire, une Buse en Acier Inoxydable de 0.8 mm pour les grandes pièces.
Matériaux
conventionnel		 Matériaux
abrasifs		 Matériaux 
FDA
Type de buse Laiton Acier trempé
Olsson Ruby		 Acier inoxidable
Diamètre (mm) 0.25 - 0.40 - 0.80 0.50 - 0.80 0.25 - 0.40 - 0.80
Tableau 1: Diamètre de buse recommandé

Une fois que les types de buses ont été clarifiés, il faut prendre en compte un paramètre très important de la configuration de l'impression 3D qui est affecté par ce composant, tel que le hauteur de la couche. Ce paramètre est la clé pour atteindre le correspondance correcte entre la finition et la durée de l'impression 3D.

Pour commencer, nous devrions savoir quel la valeur maximale recommandée pour la hauteur de couche est de 80 % du diamètre de sortie de la buse qui est utilisé. Plus la hauteur de la couche est basse, meilleure est la finition de la surface, mais plus la durée de l'impression est longue et inversement. Dans le tableau suivant, nous montrons les valeurs de hauteur de couche recommandées et maximales pour le diamètre de sortie de la buse frontale.

Diamètre
sortie de buse		 Hauteur de la couche
max. recommandé
0.25 mm 0.2 mm
0.4 mm 0.32 mm
0.6 mm 0.48 mm
0.8 mm 0.64 mm
1 mm 0.8 mm
1.2 mm 0.96 mm
Tableau 2: hauteur de couche maximale recommandée

Pour que ce paramètre soit efficace à 100 %, la mise à niveau et calibration de la base à propos de la nozzle ça doit être exact. Vous pouvez visiter notre article "Nivellement et étalonnage de la base de l'imprimante 3D" pour voir comment ce processus est fait.

Dans les deux prochains articles, nous continuerons avec le thème des buses, en expliquant quand changer de buse et comment éviter et résoudre les obstructions.

N'hésitez pas à laisser vos recommandations ou questions dans les commentaires.

Articles reliés

Tout sur les buses d'imprimante 3D (II): Quand changer de buse

Tout sur les buses d'imprimante 3D (III): Bourrages dans la buse

Commentaires(16)

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      Gabriel mar 20, 2019

      Muy buena información.... excelente página...

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        Filament2print mar 21, 2019

        Muchas gracias ;), intentamos dar la mayor y mejor información en cada artículo!!!

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      Antoni abr 2, 2019

      Muy buena info, falta un nozzle el de titanio.

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        Filament2print abr 3, 2019

        Efectivamente Antoni ,existen nozzles de titanio y también de tungsteno, pero son para aplicaciones muy específicas.
        Muchas gracias por tu apoyo y por comentar.

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      Kaira jun 26, 2019

      Nozzles are used by most of the welding industries. Nozzles are classified into a different category based on their size and shape. Nozzles are basically a material that is made from a variety of metals i.e. Brass, Stainless Steel, Hardened Steel, Specialty materials like tungsten and ruby, etc.

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      César Vargas nov 2, 2019

      Buena información...cada vez aprendiendo más sobre este fascinante tema....muchas gracias, valioso el aporte.

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      David Galva nov 16, 2019

      Excelente página y foro! Estoy haciendo pruebas con nozzle de diferente diámetro. Me gustaría dieran un poco más recomendaciones en diferentes tamaño de nozzle, como:
      - Velocidad Recomendada
      - Flujo
      - Temperaturas
      Muchas gracias !

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      Nate mar 9, 2020

      Muy bueno el artículo solo tengo una pregunta, cambie la boquilla de mi impresora a acero inoxidable (.6) en una ender 3, y tengo una altura de capa de .3, las primeras 3 o 4 capas me las hace perfectas pero despues no se pegan, y se hace una bola de filamento después, quiero saber a que se debe... Y si debo cambiarla a una punta de laton de nuevo, imprimo a 45mm/s y la temperatura me lo hizo con 225,215,200 °C

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        Filament2print mar 9, 2020

        Hola Nate,

        No entendemos exactamente la problemática. De todos modos revisa que la configuración que tienes de impresión sea igual para las primeras capas que para el resto de impresión, ya que normalmente en el slicing se suelen emplear distinas configuraciones para las primeras capas.

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      Uli ZL abr 11, 2020

      Excelente artículo, aunque tengo una duda.
      Tengo entendido que incluso algunas boquillas de latón poseen plomo
      Poseo una ENDER 3 Pro ¿Las boquillas son de latón (doradas), tienen este inconveniente de tener plomo?

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        Filament2print abr 12, 2020

        No podemos asesorarle en esta duda ya que no conocemos las boquillas que tienen las impresoras que menciona. Un saludo

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      Greg Gallacci mar 11, 2021

      Lead.
      Take a sample of soil from anywhere in North America and there will be detectable levels of lead present.
      The State of California passed laws basically making garden dirt a toxic carcinogen.
      The simple presence of lead in some piece of metal means next to nothing, unless that metal item is eroding into the pieces being made.
      Suppose a brass nozzle (most alloys of brass have some detectable lead, where most alloys of steel do not!) with 0.001gram of lead is being used...how much brass would have to be worn away to end up as a dangerous concentration in a single printed part?
      A lot!
      The damage to the nozzle would be significant after one print...
      Stainless steel, with the various alloys, is a different medical problem!
      Iron, nickle, chromium and manganese are used to make stainless; medical implants cannot use nickle in ANY concentration!
      Is there a nickle-free stainless nozzle out there?
      Ask folks who have worked repairing medical equipment; the list of incompatible materials is long, and includes 'free machining brass'...up to 3% lead by weight!
      I like the dept of the article, but Cali-fornication of facts distorted a few things.
      Me?
      Associates degree, biomedical equipment repair.
      4+ years at major Hospital fixing everything between the wall-plates and the patient.

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        Filament2Print mar 12, 2021

        Hello Greg,

        Thank you very much for your comment, at filament2print we love that you delve into the issues we are dealing with and that you contribute discussion that will make us all learn.

        I would like to provide a little more information and another point of view on why steel and not brass nozzles should be used in medical printing.
        The main problem does not stem from the metal alloys (at least not directly), but from wear and tear and derived by-products.

        First of all, it should be pointed out that the toxicity mechanisms of lead and nickel are very different. The problem with lead is the bioaccumulation that produces serious poisoning that must be treated with chelating agents, while the main problem with nickel in implants is its ionic release that produces a phenomenon known as metallosis (it is not exclusive to nickel, it can also be caused by chromium, cobalt, molybdenum and even titanium ions) and that causes the revision of the prosthesis or implant.

        In the case of lead, as you comment, the amount released is so low that it is highly unlikely that it can cause severe toxicity. And you are also correct that practically all steels contain considerable percentages of nickel, even surgical steels. I am not aware of the current state of US legislation, but in Europe as far as I know, the use of nickel-alloyed steels is authorized in implants (not in the case of components subjected to continuous wear such as acetabular components of hip replacement).

        But, if lead from nozzles is not a problem and nickel can be, why is it more advisable to use steel?

        The reason has to do with how the body reacts to the products derived from the wear of the nozzle.

        I will try to explain it with an example:

        Suppose we want to make an implant in 3D printing using a biocompatible and biodegradable plastic. We print one implant with a brass nozzle and another with a stainless steel one. We assume that both will contain micro and nano particles derived from the wear of the nozzle, however in the case of brass the quantity will be several orders of magnitude higher.

        We implant both and they begin to biointegrate and biodegrade. During this process the metallic particles begin to be released (in higher concentration in the case of brass). Once exposed, brass particles quickly oxidize releasing ions, while stainless steel particles remain inert. And this is where the problem comes, the appearance of concentrations of metal ions in the environment of the implant (brass nozzle) can trigger an immune reaction that causes the rejection of the implant, while the stainless steel microparticles will have a bio-inert behavior (the probability that they erode or degrade to the point of releasing nickel ions is very low, and even in this case the amount of ions released would be negligible), so they will generally be eliminated by macrophages or precipitate and the organism will form a fibrotic capsule around it, so the chances of implant rejection will be very low.

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      Lucas Andres Martinez ago 16, 2021

      La rosca de los Nozzles son todas iguales o segun la marca de la impresora/hotend cambian?
      Muchas Gracias

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        Filament2print ago 17, 2021

        Hola, Lucas. La rosca de los nozzles varía tanto en el paso como en la longitud de rosca. Existen distintos tipos como el nozzle V6, el nozzle MK8 o el nozzle MK10 entre otros. Cada impresora 3D será compatible con un tipo de nozzles. Un saludo!

        Responder

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