Le volume de construction en impression 3D FDM

Actuellement, on trouve sur le marché des imprimantes 3D FDM avec des volumes de construction très variés. Des imprimantes avec des bases de 15 x 15 cm aux bases de 50 x 50 cm. Il existe une croyance générale selon laquelle plus le volume de construction est important, mieux c'est. Cela est dû au raisonnement selon lequel tout ce qui peut être imprimé sur une petite imprimante peut l'être sur une grande, mais pas l'inverse.

Bien que cela soit correct en principe, et qu'il semble qu'une imprimante à grand volume n'ait pas de désavantage par rapport à une petite, un examen plus approfondi des aspects techniques de chacune révélera certains compromis importants qui pourraient faire pencher la balance en faveur des imprimantes 3D FDM à petit volume.

Image 1 : Creality CR10 S5 avec une base de 50 cm. Source : Creality

Tout d'abord, il est nécessaire d'analyser la base manufacturière. Les petites bases ont un degré de planéité beaucoup plus élevé que les grandes, car elles sont plus faciles à produire. En outre, pour éviter les déformations, plus la taille de la base est grande, plus son épaisseur doit être importante, ce qui n'est pas toujours le cas. Cela signifie que si le nivellement d'une base de 20 x 20 cm est très simple, dans les bases de 30 x 30 cm ou 40 x 40 cm, il est courant qu'il y ait des différences de hauteur importantes entre le centre et les coins. Cela se remarque particulièrement dans les bases en aluminium lorsqu'elles sont chauffées, car les plus grandes dimensions impliquent également des déformations plus importantes.

Tout cela rend plus difficile l'obtention d'une première couche d'impression de qualité, qui est essentielle pour assurer une bonne adhérence avec certains matériaux. Certaines imprimantes grand format professionnelles, telles que les Raise3D Pro2 et Pro2 Plus, comportent des points d'ancrage supplémentaires en plus de ceux situés dans les coins pour compenser ces déformations et améliorer la planéité.

Image 2 : Vue arrière de la base de construction d'une Raise3D Pro2. Source : Filament2Print

Toutefois, les problèmes des imprimantes grand format par rapport aux imprimantes petit format ne se limitent pas à la planéité plus faible du support. Une base plus grande signifie également des courses plus longues de la tête d'impression, ce qui se traduit par des courroies et des guides plus longs. Des courroies d'entraînement plus longues sont également associées à une perte de précision de positionnement, tandis que des guides ou des rails plus longs sont susceptibles de présenter des défauts de déformation et de linéarité.

Pour compenser cela, les imprimantes grand format exigeraient des conceptions spécifiques et des composants de meilleure qualité ainsi que des tolérances de fabrication plus faibles. Cependant, c'est rarement le cas, on peut donc dire que la précision d'une imprimante 3D FDM diminue en fonction de sa taille.

Image 3 : Imprimante industrielle petit format Zortrax M200 Plus. Source : Zortrax

Une autre croyance répandue est que bien que les pièces produites soient de petite taille, une imprimante 3D avec une base plus grande permettra de fabriquer plus de pièces à chaque fois. C'est exact, mais il y a plus d'inconvénients que d'avantages. Les temps d'impression dans l'impression 3D FDM sont proportionnels au nombre de copies qui sont imprimées simultanément. Cela signifie que la différence de temps entre une production de 10 pièces et deux de 5 pièces est négligeable, n'augmentant que le temps nécessaire pour retirer les premières pièces et lancer la deuxième production. Toutefois, elle présente un inconvénient important : la probabilité d'échec augmente avec la durée de l'emploi. La probabilité d'échec dans une production de 12 heures est toujours plus élevée que dans le cas d'une production de 6 heures. En outre, en cas d'exigences de production plus élevées, il est toujours préférable d'acquérir deux petites imprimantes travaillant en parallèle plutôt qu'une imprimante grand format, car les délais et les pertes en cas de défaillance sont réduits de moitié.

Lors de la sélection d'une imprimante 3D FDM, il ne faut pas se baser sur le critère du choix de la plus grande taille qui correspond au budget, mais sur celui de la plus petite taille qui répond aux exigences les plus courantes de la taille des pièces de l'utilisateur. Si 95% des pièces peuvent être fabriquées sur une base de 20 x 20 cm, il serait souhaitable d'envisager la possibilité d'acquérir un équipement de petite taille et de fabriquer les pièces plus grandes en plusieurs parties, puis de les assembler.