Rétractations: configuration et optimisation

Pendant l'impression, l'extrudeur pousse le filament dans le hotend, où il sera fondu et extrudé par le trou de la buse. Au cours de ce processus, une pression est créée à l'intérieur de la buse, ce qui force le plastique à sortir par la buse.

Cependant, une fois que l'extrudeur cesse de tirer le filament, la pression dans la buse est maintenue, de sorte qu'une petite quantité de plastique fondu continue de s'écouler jusqu'à ce que la pression à l'intérieur et à l'extérieur de la buse s'égalise.

Ce phénomène fait qu'une petite quantité de matériau continue à sortir pendant les mouvements de déplacement dans lesquels aucun matériau ne devrait être extrudé. De petites gouttelettes et de fins fils apparaissent alors à la surface de la pièce.

Image 1 : Effet d'une mauvaise configuration de rétraction (à gauche) et d'une configuration correcte (à droite) Source : Filament2print

Pour éviter cela, les imprimantes 3D FFF utilisent un mécanisme connu sous le nom de rétraction. Avant d'effectuer un mouvement de déplacement, l'extrudeur rétracte une petite quantité de filament, libérant ainsi la pression à l'intérieur de la buse. Lorsque le mouvement de déplacement se termine et qu'un mouvement d'extrusion commence, l'extrudeur pousse une autre petite quantité de filament jusqu'à ce que la buse soit amorcée et que la pression à l'intérieur de la buse soit rétablie.

Afin d'optimiser au maximum la qualité d'impression, il est très important de configurer correctement les paramètres de rétraction pour chaque matériau.

Paramètres de rétraction

Les paramètres de base de la rétraction sont :

• Distance de rétraction : Il s'agit de la longueur de filament que l'extrudeur va rétracter. Sa valeur, en plus du type de matériau, dépendra de la longueur entre l'extrudeur et le hotend. Dans les extrudeuses directes, sa valeur sera comprise entre 0,4 mm et 1,2 mm, tandis que dans les systèmes Bowden, elle sera comprise entre 2 mm et 10 mm. Une règle empirique pour calculer une valeur initiale de la distance de retrait dans un système Bowden consiste à utiliser 1% de la longueur du tube Bowden. Par exemple, pour un système Bowden avec un tube de 40 cm, on utilisera une distance de rétraction de 4 mm. Il est important de consulter les spécifications du bloc chauffant, car de nombreux fabricants indiquent une distance maximale de rétraction pour leur bloc chauffant. Le dépassement de cette valeur entraînera très probablement un colmatage.
• Vitesse de rétraction : Il s'agit de la vitesse à laquelle le moteur de l'extrudeur va rétracter le filament. Les vitesses très basses n'empêchent pas la formation de gouttelettes à la surface de la pièce, tandis que les vitesses très élevées peuvent provoquer des morsures dans le filament. La valeur de cette vitesse, en général, sera comprise entre 25 mm/s et 45 mm/s, 30 mm/s étant la valeur la plus courante dans les systèmes directs et 40 mm/s dans les systèmes Bowden.
• Distance de détraction : Il s'agit de la quantité de filament que l'extrudeur va extruder après rétraction du filament. On utilise généralement la même valeur que la distance de rétraction du filament. Il peut parfois être nécessaire d'utiliser une valeur différente, notamment dans les systèmes Bowden. Si, après une rétraction, une petite goutte est observée à la surface de la pièce, cette valeur doit être réduite, tandis que si un petit écart est observé, il sera nécessaire de l'augmenter. En général, il doit être augmenté ou diminué d'environ 5 à 10 %. Certains logiciels utilisent le terme de distance de réinitialisation, où cette valeur correspond à l'augmentation ou à la diminution de la valeur de rétraction. Par exemple, une distance de réinitialisation de 0 utiliserait la même distance de rétraction et de retrait, tandis qu'une valeur de -0,2 prendrait la distance de retrait moins 0,2 mm comme distance de retrait.
• Vitesse de rétraction : C'est la vitesse à laquelle le filament est extrudé pendant le mouvement. En général, elle prendra la même valeur que la vitesse de rétraction ou une valeur légèrement inférieure.

Image 2 : Section de configuration du rétrécissement dans différents logiciels de laminage. Source : Filament2print

Outre ces paramètres de base, il en existe d'autres qui influencent la qualité de la pièce :

• Distance minimale après rétraction : Il s'agit de la distance minimale de déplacement avant laquelle une rétraction sera effectuée. Il évite les rétractions inutiles lorsque le décalage est très faible.
• Lift, Z-Lift ou Z-Hop : si une valeur différente de 0 est définie, le bloc chauffant se soulèvera de la distance indiquée tout en effectuant la rétraction, puis s'abaissera à nouveau après le décalage. Cette fonction permet d'éviter les marques sur la surface de la pièce et de prévenir l'apparition de filets. Une valeur comprise entre 100 et 200 % de la hauteur de la couche est généralement suffisante.
• Nettoyage pendant la rétraction, rodage, nettoyage de la buse : effectue un petit mouvement du hotend pendant la rétraction pour nettoyer la buse et masquer le joint. Dans certains logiciels, il s'agit d'une case à cocher activable et dans d'autres, la valeur peut être définie.

Tous les logiciels n'incluent pas tous ces paramètres, et certains de ces paramètres peuvent se comporter différemment d'un logiciel à l'autre. Avant de modifier les valeurs des paramètres de rétraction, il convient de consulter le manuel du logiciel pour comprendre le comportement de chacun d'eux.

Calibrer les paramètres de rétraction

Comme il existe de multiples paramètres, il est complexe d'obtenir une combinaison appropriée de manière simple. Pour cela, il sera nécessaire d'effectuer de multiples tests par étapes jusqu'à l'obtention des bonnes valeurs. Il sera nécessaire d'ajuster les paramètres de rétraction indépendamment pour chaque matériau, et pour cela nous devons avoir déterminé au préalable la température d'impression appropriée pour chaque matériau et le flux d'extrusion idéal.

Il faut tout d'abord obtenir la distance de rétraction et la vitesse de rétraction appropriées, et donc laisser le reste des paramètres désactivés ou avec leurs valeurs préétablies.

Les valeurs optimales pour la vitesse de rétraction et la distance de rétraction sont les valeurs les plus faibles qui évitent l'apparition de fils pendant les mouvements de déplacement. Les étapes suivantes sont suivies pour déterminer ces valeurs :

• Une faible vitesse de rétraction doit être réglée, de préférence 25 mm/s.
• Une valeur intermédiaire de distance de rétraction doit être fixée : 0,8 mm pour les extrudeuses directes, 0,75% de la longueur du tube pour les extrudeurs Bowden.
• Un test de rétraction sera ensuite imprimé. Il est possible d'en trouver plusieurs créés dans des dépôts de fichiers bien connus.
• Le résultat sera vérifié :
• Si aucun fil n'apparaît, la distance de rétraction sera réduite de moitié.
• Si des fils apparaissent, augmenter la distance de rétraction de 50 %.
• Répéter l'opération autant de fois que nécessaire jusqu'à ce que vous obteniez un résultat satisfaisant.

Dans tous les cas, les distances ne doivent pas être supérieures à 3 mm pour les extrudeuses directes et à 5 % de la longueur du tuyau pour les systèmes Bowden. S'il n'est pas possible d'obtenir un résultat acceptable dans cette plage, la vitesse de rétraction doit être augmentée de 5 mm/s et le processus répété. Il n'est pas recommandé d'utiliser des vitesses de rétraction supérieures à 40 mm/s. Si, une fois cette vitesse atteinte, on n'obtient toujours pas un résultat satisfaisant, il faut choisir la combinaison qui donne les meilleurs résultats.

Avec certaines imprimantes et certains filaments, il peut être impossible d'éliminer complètement les fils, même avec la meilleure combinaison de vitesse et de distance de rétraction. Dans ces cas, il est conseillé d'activer d'autres fonctions telles que "Z-lift", "Clean while retracting", "Run-in" ou "Nozzle cleaning", qui permettront de minimiser ou d'éliminer les fils.

Problèmes liés à un mauvais réglage de la rétraction

Les conséquences de valeurs trop élevées ou trop faibles des paramètres de rétraction sont très différentes. Si des valeurs trop faibles de la vitesse et de la distance de rétraction ont des conséquences purement esthétiques (apparition de fils et de gouttelettes sur les pièces), le réglage de valeurs trop élevées entraîne souvent un blocage à l'intérieur du bris thermique. En effet, si la rétraction est trop longue, l'extrémité fondue du filament atteindra la zone froide de la coupure thermique, se dilatant et la bloquant.

Si, après avoir réglé les rétractions, vous remarquez que des bourrages se produisent, en particulier sur les longues impressions, la distance de rétraction doit être légèrement réduite.