Types d'extrudeurs 3D et HotEnd

Dans cet article, nous allons parler des types d’extrudeurs et de HotEnd les plus courants dans le monde de l’impression 3D. Avant de commencer, il convient de préciser que tout ce qui précède est le fruit de notre expérience en utilisant toujours des produits de premières marques, tels que les produits E3D Online, entreprise de composants d’imprimantes 3D d'haute qualité spécialisés dans les extrudeurs, HotEnd et nozles (buses).

Cette nuance est nécessaire car s'ils sont utilisés des extrudeurs et HotEnd de mauvaise qualité, il peut arriver que les caractéristiques décrites ci-dessous ne soient pas remplies. La fonction principale de l’extrudeur est de déplacer le filament de la bobine au HotEnd de la manière la plus précise et à la vitesse appropriée pour l’impression 3D, mais il existe différentes classifications des extrudeurs. Dans ce post, nous analyserons les principales.

Types d’extrudeurs en fonction de sa mise en marche

Au sein des extrudeurs, il existe deux types en fonction du type de la mise en marche: Direct et Bowden. Dans l’extrudeur direct, comme son propre nom l’indique, le filament passe directement de la roue dentée de l’extrudeur au HotEnd. Il y a même des systèmes où ces deux parties sont ensemble, comme sur le a href="https://filament2print.com/fr/extrusores/803-extrusor-titan-aero-original.html">Titan Aero.

Figure 1: Extrudeur Titan Aero. Source: E3D

Dans les extrudeurs Bowden, au contraire, l'union avec le HotEnd est à travers d'un tube PTFE par lequel le filament s'écoule.

Extrudeurs directs

Figure 2: Extrudeur Direct

Avantages:

• Imprimer des matériels flexibles, tant de PLA Soft ou TPU, comme TPE (FilaFlex) dans 1.75 mm et 2.85 mm.
• Imprimer tout type de matériaux sans problème, sans tenir compte de l’abrasion que présentent certains filaments. Pour imprimer des matériaux abrasifs en 3D, par exemple du graphène, nous recommandons d’utiliser le Nozzle Olsson Ruby, une buse en laiton à pointe de rubis qui a une vie presque infinie.
• Ce système a besoin de courtes longueurs de rétraction pour obtenir des bonnes impressions 3D, avec ce qu'est réduite la probabilité qu'il produit une obstruction. Pour en savoir plus sur la rétraction, consultez l’article du lien suivant.

Inconvénients:

• Inerties considérables sur l’axe par lequel se déplacent l’extrudeur et le HotEnd. Ce facteur est augmenté lorsque l’on veut réaliser des impressions 3D à grande vitesse en déplaçant le poids de l’ensemble (extrudeur, moteur d’extrudeur et HotEnd), surtout si l’imprimante 3D a plusieurs extrudeurs.
• Des problèmes de température dans le moteur électrique de l'extrudeur. Dans des imprimantes 3D fermées et avec chambre tempérée des températures peuvent se rejoindre dans le moteur de l'extrudeur qu'ils touchent au rendement de fonctionnement.

Extrudeurs Bowden

Figure 3: Extrudeur Bowden

Avantages:

• De basses inerties dans l'axe de déplacement du HotEnd. Dans le système Bowden, quand, ils ont été, l'extrudeur et le moteur de l'extrudeur ancré au châssis de l'imprimante 3D, les inerties sont beaucoup réduites du mouvement pour réaliser l'impression. Cela permet de réaliser des impressions très rapides et à la fois d'une haute qualité.
• Un haut pouvoir de traînage du filament. La majorité d'imprimantes 3D qui utilisent ce système d'extrudeur (BCN Sigmax, 3NTR-A2) ont l'ensemble de pignons (un groupe réducteur) qui augmente la paire de traînage du filament, en pouvant mouvoir ainsi des bobines de plus grande taille au normal.

Inconvénients:

• Des problèmes pour imprimer avec des filaments flexibles de diamètre de 1.75 mm. Cela découle de ce qu'à l'être un filament flexible n'est pas possible maintenir constant la pression dans le filament le long du tube Bowden PTFE jusqu'au HotEnd puisqu'il affrète le filament. Dans les systèmes Bowden de 2.85 mm cependant oui qui est possible d'imprimer les filaments flexibles à une basse vitesse.

Types de HotEnd en fonction du diamètre du matériau

Le HotEnd est chargé de faire fondre le filament pour pouvoir réaliser la pièce souhaitée. Il configure le type de HotEnd (V6 ou Volcano) et le Nozzle en fonction du diamètre du matériau, en fonction du type de pièce, de qualité et de finition à obtenir. On classe les extrudeuses en type V6 et Volcano, puis on cite les avantages et les inconvénients entre ces deux types de HotEnd.

Avantages et inconvénients de HotEnd V6

Imagen 4: HotEnd V6 universal 1.75 mm. Fuente: E3D

Avantages:

• Le V6 est le HotEnd le plus versatile du marché, estimé pour toute espèce d'impressions, incluse pour les matériels flexibles (surtout avec filament de 2.85 / 3 mm). Avec le HotEnd V6 on peut réaliser une toute espèce de pièces avec une qualité d'achevé exceptionnel.

Inconvénients:

• Le diamètre maximal de nozzle (buse) recommandé pour ce type d'extrudeur est de 0.80 mm / 1 mm puisque pour de plus grands diamètres ont l'habitude d'arriver des problèmes de continuité de flux.

Avantages et inconvénients des HotEnd Volcano

Figure 5: HotEnd Volcano E3D

Avantages:

• Grâce à la position parallèle de la cartouche thermique par rapport au nozzle une aire chauffée plus grande est obtenue, en donnant ainsi un grand contrôle et une stabilité sur la fusion du filament. Par tout l'antérieur des impressions peuvent être réalisées 3D avec un plus grand diamètre de nozzle (1.2 mm) ce qui supporte les moindres temps de fabrication et la possibilité d'imprimer avec une hauteur de couche plus grande que dans le V6.
• Des pièces plus résistantes. Grâce à réaliser de plus hautes couches avec un flux laminer (sans des bulles) les unions entre les liens chimiques du matériel sont plus forts, en donnant des pièces plus rigides et résistantes.

Inconvénients:

• Finition superficiel d'un bas détail. Grâce à de si hautes hauteurs de couche les pièces réalisées restent avec échelons dans des zones où il y a des surfaces avec courbes aux hauteurs distinctes.
• Finition superficielle de détail. En raison de la hauteur de la couche si élevée, les pièces fabriquées sont pourvues d’échelons dans des zones où les surfaces sont courbées à des hauteurs différentes.

Certains fabricants dénomment les HotEnd en fonction du système d'extrudeur et du diamètre de filament qui veut être utilisé. Par exemple, E3D Online il utilise la désignation "universel" pour ses HotEnd de 1.75 mm (universel direct et universel bowden) dans qui le tube TPFE arrive à l'intérieur du Heat Break, en canalisant au filament sans des interruptions jusqu'au bloc chauffant. Pour les HotEnd de 2.85 / 3 mm il utilise simplement la désignation "direct" ou "bowden".

Figure  6: Types de HotEnd de E3D

Par notre partie nous recommandons que chaque utilisateur étudie son cas particulier en fonction du type de pièces et la vitesse avec qu'il désire imprimer 3D mais toujours en utilisant les composants de première catégorie qui assurent la qualité en tous ses produits.