Imprimantes 3D ouvertes, et fermées à chambre passive/active

Toutes les matières plastiques, lorsqu'elles sont extrudées à haute température, subissent un rétrécissement pendant le refroidissement qui peut être compris entre 0,3 % et 4 %. Ce retrait peut provoquer des déformations, si le refroidissement n'est pas régulier et homogène, donnant lieu à des problèmes tels que le gauchissement, la délamination des couches ou les déformations dimensionnelles de la pièce.

Tableau 1. Pourcentage de rétrécissement de divers plastiques utilisés dans l'impression 3D FFF. Source : SpecialChem.com

Pour éviter ce problème, la température autour de la pièce doit idéalement être légèrement inférieure à la température de transition vitreuse (Tg) du matériau tout au long du processus d'impression, et doit être lentement ramenée à la température ambiante après l'impression.

Tableau 2 : Tg et température d'impression de différents filaments. Source : Filament2print

Les matériaux qui présentent un faible taux de rétrécissement (moins de 0,5 %) ne nécessitent pas de chauffer l'environnement de la pièce, car les effets de rétrécissement sont pratiquement négligeables, de sorte qu'ils peuvent être parfaitement imprimés sur des imprimantes 3D ouvertes, même pour des pièces de grande taille. Ces matériaux sont principalement le PLA et la plupart des filaments de PETg (mais pas les autres copolyesters comme le PET ou le CPE), ainsi que leurs dérivés.

Il est possible d'imprimer des matériaux avec des pourcentages de rétrécissement plus élevés sur des imprimantes ouvertes, mais cette possibilité est limitée aux petites pièces, donc avec ce type de matériaux il est conseillé d'utiliser des imprimantes fermées ou des imprimantes avec une chambre chauffante active.

Image 1 : Une imprimante 3D ouverte. Source : Prusa3D

Les imprimantes ouvertes sont principalement recommandées pour l'impression de filaments PLA, PETg et flexibles.

Imprimantes fermées ou avec une chambre chauffante passive

Les imprimantes fermées sont celles dont la zone d'impression est complètement fermée. Certains fabricants utilisent le terme de chambre chauffante passive, car elles ont tendance à accumuler la chaleur générée par la plateforme d'impression.

La température interne que ces imprimantes peuvent atteindre varie fortement d'une imprimante à l'autre en fonction du matériau dont elles sont constituées, de leur volume, de la température de la plate-forme d'impression, de la qualité de l'isolation et de la température de la pièce où elles se trouvent. En général, les imprimantes de meilleure qualité sont capables de fournir des températures comprises entre 45°C et 65°C au mieux.

Bien que ces températures ne soient pas très élevées, elles sont proches de la Tg de matériaux tels que le Nylon, l'ABS ou l'ASA, ce qui les rend plus faciles à imprimer et permet la production de pièces plus grandes. Bien que ces types d'imprimantes améliorent considérablement l'impression de ces types de matériaux, elles peuvent échouer avec des pièces de grand volume. Ces imprimantes sont recommandées pour l'impression de pièces de petite à moyenne taille en PETg, ABS, ASA, Nylon ou HIPS.

Image 2 : Une imprimante 3D avec une chambre chauffée passive. Source : Raise3D

En général, il n'est pas conseillé d'utiliser le PLA dans ce type d'imprimantes lorsqu'elles sont complètement fermées, car la chaleur générée peut dépasser la Tg du filament, le faisant ramollir à l'intérieur du hotend et provoquant un blocage.

Imprimantes fermées avec une chambre chauffante active

Il s'agit d'imprimantes 3D capables de contrôler la température à l'intérieur de la chambre. Elles sont généralement plus complexes et coûtent plus cher que les précédentes. Elles intègrent également des hotends à haute température (400 ºC - 500 ºC) et des systèmes de refroidissement liquide.

Il en existe deux types : haute température et basse température.

Chambre chauffée à basse température

Les imprimantes à chambre chauffante active basse température permettent généralement de contrôler des températures maximales comprises entre 80 ºC et 120 ºC. Ces imprimantes sont conçues pour la production de pièces de grande taille et de haute qualité en ASA, ABS, Nylon ou PC.

Image 3 : Une imprimante 3D avec une chambre chauffée à basse température. Source : 3ntr

Bien que ces types d'imprimantes 3D soient parfois annoncés comme étant compatibles avec le PEEK, ils ne sont généralement pas compatibles avec tous les types de PEEK, seulement avec certains PEKK à basse température, et toujours limités aux petites pièces.

Ces types d'imprimantes 3D sont idéales pour produire des pièces en ABS, ASA, Nylon et PC qui nécessitent une bonne stabilité dimensionnelle et de faibles déformations, ce qui en fait la meilleure option pour produire des pièces techniques ou des composants fonctionnels avec ces matériaux.

Chambre chauffée à haute température

Elles permettent généralement de contrôler des températures comprises entre 160 ºC et 180 ºC. Ces imprimantes sont spécifiquement conçues pour la production de pièces en PEEK, PEKK et PEI, il n'est donc pas courant d'utiliser d'autres types de matériaux. Cet équipement est coûteux et son utilisation nécessite un personnel spécialisé et formé.

Image 4 : Une imprimante 3D avec une chambre chauffée à haute température. Source Dynamical3D

Lors du choix d'un type d'imprimante, il est très important de déterminer au préalable le type de pièces et de matériaux qui seront utilisés.

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.