Comment détecter et résoudre les problèmes liés à la base de fabrication ?

La plateforme de construction est un élément essentiel de toute imprimante 3D FDM. Pour obtenir la meilleure qualité de pièce et éviter le risque d'échec, il est essentiel de régler et de calibrer correctement la plate-forme de fabrication, ainsi que de vérifier son état régulier.

Les principaux symptômes d'un problème lié à la plate-forme de construction sont généralement les suivants :

• Problèmes d'adhérence.

• Hauteur inégale de la première couche.

• Manque d'extrusion dans la première couche.

A leur tour, ces symptômes sont une conséquence de :

• Mauvais nivellement de la plate-forme.

• Mauvaise planéité de la surface de la plate-forme.

• Espace insuffisant entre la buse et la base.

• Problèmes d'homogénéité de la surface chauffée.

• Un mauvais état de la surface d'adhésion.

Chaque fois que l'on détecte un problème pouvant être lié à la base d'impression, ces points doivent être vérifiés et corrigés si nécessaire.

1. MISE À NIVEAU DE LA PLATE-FORME

C'est l'une des tâches d'entretien les plus courantes. La fréquence à laquelle il doit être vérifié et ajusté dépend largement de la qualité et de la construction de l'imprimante individuelle..

Image 1 : Effet du nivellement de la base sur la hauteur de la première couche. Source : Stemfie.org

Le processus de mise à niveau de la plate-forme consiste à ajuster la hauteur de la plate-forme en au moins trois points jusqu'à ce que la surface soit parallèle au plan de déplacement en XY de la tête de l'imprimante 3D. Il existe de multiples façons de régler le niveau de la plate-forme, mais la plus courante consiste à utiliser 3 ou 4 vis situées dans les coins. Certains fabricants incluent des assistants dans le logiciel de l'imprimante qui facilitent le réglage, mais dans d'autres cas, il doit être effectué manuellement. Pour ce faire, il faut suivre les étapes suivantes:

1. Nettoyez la surface de la base d'impression et assurez-vous qu'il n'y a pas de résidus de plastique ou d'adhésif. Nettoyez également la buse et vérifiez qu'il n'y a pas de goutte de plastique sur l'embout.

2. Placez un morceau de papier ou une jauge de 150 μm à un point proche de la première vis de réglage.

3. Amenez la tête à ce point et abaissez-la à la dimension 0 Z.

4. Ajustez la vis jusqu'à ce que le papier ou la jauge soit coincé entre la buse et la base mais puisse être glissé avec une légère friction.

5. Répétez le processus aux points successifs.

6. Lorsque toutes les vis ont été serrées, elles doivent être revérifiées et réajustées si nécessaire.

7. La plate-forme est de niveau lorsque, après vérification de tous les points, il n'est pas nécessaire d'en réajuster un seul.

Aujourd'hui, nous commençons également à trouver des imprimantes 3D qui ne permettent pas le nivellement manuel de la plateforme, car elles intègrent des systèmes de nivellement automatique ou de mise à niveau automatique. En fait, ces systèmes (BLTouch, SuperPINDA, etc.) sont utilisés pour compenser les défauts de planéité de la plate-forme, en réajustant la hauteur de la tête en Z afin qu'elle maintienne une séparation constante en tout point par rapport à la surface de la plate-forme. Ce système peut également compenser les petites erreurs de mise à niveau, mais, sauf dans le cas d'imprimantes de construction solide, il est conseillé de disposer d'un système de mise à niveau manuel et automatique.

Il convient également de noter que dans les imprimantes dépourvues de système de mise à niveau automatique ou de réglage manuel de la hauteur du capteur Z de fin de course, l'écart entre la buse et la base est déterminé par l'épaisseur de la jauge ou du papier utilisé pour la mise à niveau. Dans ces cas, il est recommandé d'utiliser des jauges calibrées dont l'épaisseur est comprise entre 150 μm et 200 μm.

2. LA PLANÉITÉ DE LA PLATE-FORME

La planéité doit toujours être vérifiée et ajustée (si possible) sur une plate-forme correctement mise à niveau.

Image 2 : Effet d'une base avec une mauvaise planéité dans la première couche. Source : Stemfie.org

La meilleure façon de vérifier les problèmes de planéité est d'imprimer un motif de lignes d'une hauteur d'une couche sur la base et de vérifier si, dans certaines zones, la ligne est aplatie ou n'adhère pas. Trois situations peuvent se produire lors du réglage de la planéité :

• Imprimantes avec un réglage mécanique de la planéité : C'est l'un des cas les moins courants. Ces imprimantes 3D comprennent généralement des plateformes en aluminium avec un motif de vis réglables réparties le long de la plateforme. Le fait de serrer ou de desserrer ces vis provoque de petites déformations qui compensent les erreurs de planéité. Ils sont souvent complexes à régler et inefficaces, sauf pour corriger des clavettes simples. On les trouve généralement sur les imprimantes 3D industrielles de grand format.

• Imprimantes autonivelantes : les imprimantes équipées de capteurs autonivelants permettent de compenser efficacement les défauts de planéité de la base et les petites erreurs de nivellement. Cette solution est de plus en plus courante dans les imprimantes FDM de tous types et réduit considérablement le travail de calibrage. Il existe différents types de capteurs, mais les seuls capteurs universels compatibles avec tous les types de bases sont les capteurs à contact, tels que BLTouch, c'est pourquoi ils sont de plus en plus courants. Dans le cas des capteurs optiques, capacitifs ou inductifs, il faut tenir compte du fait qu'ils ne sont pas compatibles avec tous les types de bases et que leur précision dépend en grande partie des propriétés de la base utilisée.

• Imprimantes dépourvues de système mécanique de mise à niveau automatique ou de réglage de la planéité : bien que cela soit de moins en moins courant, de nombreuses imprimantes 3D dans la gamme de prix inférieure ne disposent pas d'un système de mise à niveau automatique. Dans ces cas, il est conseillé d'utiliser des bases en verre, car elles présentent des écarts de planéité plus faibles. Si des défauts de planéité importants apparaissent dans ces imprimantes, le seul moyen efficace de les compenser est d'utiliser du balsa lors de l'impression.

Vidéo 2 : Système d'auto-nivellement par contact Raise3D. Source Raise3D

3. DISTANCE ENTRE LA BASE ET LA BUSE

Outre le niveau et la planéité corrects de la plate-forme, il faut également veiller à la bonne distance entre la buse et la base.

Image 3 : distance correcte entre la base d'impression et la buse. Source : Stemfie.org

En général, lors de la mise à niveau manuelle de la plate-forme, la distance entre la buse et la base est également ajustée. Dans certains cas, sur les imprimantes équipées d'un système de réglage de la hauteur par capteur Z, il est possible d'effectuer un réglage fin pour faire varier la hauteur de la tête, ce qui est recommandé lorsqu'on change la buse pour une buse d'un diamètre différent. Dans les systèmes dotés d'un capteur de mise à niveau automatique, la distance entre la buse et la base dépend de la hauteur d'activation définie dans le microprogramme. Certaines imprimantes 3D permettent de régler cette distance en temps réel, tandis que sur d'autres, elle doit être réglée correctement lors de la configuration initiale de l'imprimante 3D. Bien qu'il soit également possible d'ajuster la hauteur de la première couche dans la configuration du laminage, certains logiciels de laminage incluent automatiquement une compensation d'extrusion, c'est-à-dire que si une hauteur de première couche de 150% est définie, le facteur d'extrusion sera également de 150%. C'est pourquoi il est recommandé de régler correctement la distance entre la buse et la base, même si vous pouvez effectuer des compensations dans le logiciel.

4. HOMOGÉNÉITÉ DE LA TEMPÉRATURE À LA BASE

Dans le cas de nombreux matériaux tels que l'ABS ou le Nylon, une température de base appropriée est essentielle pour assurer une bonne adhésion. C'est pourquoi les problèmes d'uniformité de température à la surface de la base peuvent entraîner une mauvaise adhésion dans les zones plus froides ou plus chaudes.

Image 4 : Thermographies de la base de différentes imprimantes 3D. Source : Thomas Sanladerer

Dans le cas où l'adhésion n'est pas obtenue sur une base dont la surface est bonne et correctement calibrée, essayez de placer la pièce dans des positions différentes sur la base ou d'augmenter légèrement la température. En raison de la tolérance à la température des matériaux, les problèmes d'adhérence dus à cette cause ne sont pas courants, bien qu'ils puissent se produire avec des matériaux qui combinent un retrait de refroidissement élevé et une mauvaise adhérence, comme dans le cas du nylon.

5. ÉTAT DE LA SURFACE DE COLLAGE

L'adhérence de la première couche dépend également dans une large mesure de l'affinité entre le matériau d'impression et le matériau du support et de l'état du support, qui doit toujours être maintenu propre et exempt de défauts tels que des entailles ou des rayures profondes. Sur les supports comportant des revêtements texturés ou des matières plastiques (Buildtak, PEI, etc.) susceptibles de s'user, il est conseillé de vérifier l'état du support avant de commencer l'impression. Dans ces cas, afin de prolonger la durée de vie de ces composants, il est recommandé de varier la position des pièces dans chaque impression afin que l'usure soit uniforme. Dans le cas de l'utilisation de solutions d'adhésion au format liquide (Magigoo, 3DLAC, etc.), il est important de nettoyer complètement la surface avant de procéder à une nouvelle application. S'il est appliqué directement sur l'application précédente, la poussière et la saleté seront piégées et les performances du produit seront réduites.

Remarque : Ce guide aborde les concepts de manière générale et ne se concentre pas sur une marque ou un modèle particulier, 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.