Corriger les artefacts de l'impression 3D pour des tirages plus fluides et plus précis

Découvrez des techniques efficaces pour minimiser Artéfacts imprimés en 3D comme les lignes de couche, le gauchissement et la délamination. Apprenez les astuces d'étalonnage, les réglages de la trancheuse et les méthodes de post-traitement pour obtenir des impressions précises et de grande qualité avec une finition lisse. Maîtrisez vos compétences en matière d'impression 3D dès aujourd'hui.

Réparer les artefacts de l'impression 3D : Comment obtenir des impressions plus lisses et plus précises

Cet article aborde des sujets clés pour améliorer la qualité des artefacts de l'impression 3D. Il aborde les artefacts courants de l'impression 3D tels que les lignes de couche, les bandes en Z, les taches, le gauchissement, la délamination et les surfaces rugueuses. Il traite également de l'étalonnage de l'imprimante, de l'optimisation des paramètres du slicer et de la sélection des matériaux (PLA vs. ABS). Les techniques d'amélioration de l'état de surface, notamment le ponçage, le lissage chimique et les revêtements en résine, sont étudiées. La conclusion présente les meilleures pratiques pour réduire les artefacts et améliorer la qualité de l'impression 3D. Les FAQ abordent des questions telles que la minimisation des lignes de couche, la prévention du gauchissement et la sécurité du post-traitement pour les articles en PLA en contact avec les aliments, afin de garantir des impressions lisses et de haute qualité.

Impression 3D permet de convertir rapidement des dessins numériques en objets physiques, mais des artefacts courants tels que les lignes de calque, le gauchissement et la délamination peuvent avoir une incidence sur la qualité de l'impression. Bien que ces artefacts Impression 3D Les artefacts sont inévitables en raison du processus couche par couche, mais leur gravité peut être réduite grâce à un étalonnage approprié, aux réglages du slicer, à la sélection des matériaux et aux techniques de post-traitement telles que le ponçage et l'application d'une couche d'apprêt. Cet article présente des stratégies visant à réduire les artefacts de l'impression 3D, afin de garantir des impressions plus fluides et plus précises pour les applications de conception et de fabrication. En prêtant attention aux détails de l'étalonnage et de l'optimisation, les utilisateurs de l'impression 3D peuvent exploiter tout le potentiel de cette technologie.

L'intérêt pour les "artefacts d'impression 3D" a augmenté régulièrement depuis 2017, reflétant l'importance croissante de la fabrication additive dans les secteurs de l'industrie et de la consommation. Les recherches portant sur la "qualité de l'impression 3D" sont restées stables au cours de la dernière décennie, ce qui indique qu'il s'agit d'une préoccupation constante. En janvier 2023, les recherches portant sur la correction des défauts d'impression 3D ont fait un bond, ce qui suggère un regain d'intérêt pour l'amélioration des compétences en matière d'impression 3D. Les États-Unis, la Chine et l'Allemagne sont en tête des recherches liées à la minimisation des lignes d'impression 3D, ce qui souligne leur rôle dans l'avancement de la technologie de l'impression 3D. À mesure que l'impression 3D évolue, l'optimisation des artefacts et de la qualité reste cruciale pour l'élargissement des applications.

Types d'objets imprimés en 3D

Lignes de calque

Causé par le processus d'impression couche par couche. Plus évident sur les surfaces courbes. Réduit en utilisant des hauteurs de couche plus fines, une fonction de couche adaptative et en réduisant les températures d'impression pour les impressions de grande taille.

Baguage en Z

Également appelée nervure. Due à une pression inégale sur la vis z en raison de raccords desserrés ou d'un moteur z mal aligné. Pour y remédier, serrez les raccords à vis, utilisez des écrous dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, alignez l'axe z et améliorez la vis z si nécessaire.

Blobs et Zits

Taches aléatoires sur des surfaces par ailleurs planes, dues à des problèmes de température, de rétraction ou de refroidissement. Réduites en optimisant les températures, les distances de rétraction, les vitesses et en permettant un refroidissement correct des pièces.

Déformation

Se produit si le matériau se rétracte lors du refroidissement. Cela entraîne le soulèvement des coins et des bords du lit. Minimisé par l'utilisation d'adhésifs de surface de construction, d'une enceinte et par l'optimisation des réglages de température et de rétraction.

Décollement

Séparation des couches due à une pression inégale sur les couches imprimées ou à un bouillonnement induit par l'humidité. Pour y remédier, il convient d'améliorer l'adhérence du lit, de sécher les filaments, d'augmenter les lignes de paroi, le remplissage et le refroidissement entre les couches.

Surfaces rugueuses

En raison d'un mauvais empilage de lignes individuelles ou de défauts tels que le pied d'éléphant. Lissage en utilisant des hauteurs de couche plus fines, en réduisant les températures, en calibrant correctement le flux et en effectuant un post-traitement.

Calibrage de votre imprimante 3D

Mise à niveau de la plate-forme de construction

La plate-forme de construction doit être parfaitement nivelée pour que la première couche adhère uniformément. Pour ce faire, on utilise la méthode de la jauge de papier/feeler, qui consiste à insérer une feuille entre la buse mobile et le lit. Les décalages sont ajustés jusqu'à ce qu'une résistance adéquate soit ressentie lors du déplacement de la feuille. Ce processus est répété à tous les points de réglage et quelques essais d'impression sont effectués pour vérifier la planéité de la plate-forme.

Réglage de la température

La température de la buse a un impact sur l'adhérence des couches, tandis que la température du lit influe sur le gauchissement et l'adhérence du lit. Le PLA s'imprime mieux à une température comprise entre 180 et 210 °C, tandis que l'ABS a besoin d'une température comprise entre 230 et 250 °C. Les lits chauffants utilisent 50-60°C pour le PLA et 70-100°C pour l'ABS. L'étalonnage de la température s'effectue en testant différentes combinaisons de températures pour le matériau utilisé et en déterminant celle qui permet la meilleure adhérence des couches sans compromettre la précision dimensionnelle.

Ajuster le décalage Z et le débit

Le réglage de la bonne distance de décalage Z a une incidence sur l'épaisseur de la première couche et sur son adhérence au support. Elle est réglée en déplaçant la buse vers le haut ou vers le bas jusqu'à ce que la résistance du papier soit satisfaisante. Le débit détermine l'action d'alimentation de l'extrudeuse. Une extrusion insuffisante entraîne des lacunes, tandis qu'une extrusion excessive provoque un suintement, ce qui diminue la qualité d'impression. L'assistant d'étalonnage de Slic3r ou des cubes de test de dimensions connues sont utilisés pour étalonner ce paramètre.

Etalonnage des étapes E

Les pas E/mm définissent la relation linéaire entre l'entrée du filament et la sortie de l'extrudeuse dans une imprimante. Des valeurs de pas E incorrectes entraînent une sous-extrusion ou une sur-extrusion. La formule utilise des grilles d'alimentation, mesure l'entrée et la sortie du filament pour calculer les nouveaux pas e. L'alimentation, la mesure et le calcul sont répétés par petites étapes jusqu'à ce que la sortie = l'entrée, ce qui donne la meilleure qualité.

Configuration des moteurs

Les réglages du courant du pilote, du micropas et de la rotation du moteur dans le micrologiciel permettent aux steppers de se déplacer en douceur, en évitant les bandes ou les décalages. Le test de chaque modification indépendamment permet de trouver les valeurs optimales pour les composants de l'imprimante. L'étalonnage n'est terminé qu'après avoir validé tous les changements de paramètres individuels par des essais d'impression.

Optimisation des paramètres de la trancheuse

Hauteur des couches de contrôle

La hauteur de couche contrôle l'épaisseur de chaque couche imprimée et a un impact considérable sur la qualité et le temps d'impression. L'utilisation d'une hauteur de couche plus petite (0,1 mm au lieu de 0,2 mm) permet d'obtenir une finition de surface plus lisse en produisant des transitions plus fines et plus progressives entre les couches et en réduisant la visibilité des escaliers sur les faces inclinées. Cependant, les couches plus petites augmentent considérablement le temps d'impression. La plupart des slicers permettent d'affiner le réglage par défaut de la hauteur des couches afin d'obtenir l'équilibre optimal pour chaque impression.

Ajouter des structures de soutien

Lorsque vous imprimez en 3D des géométries en surplomb, comme des ponts, le matériau n'a rien en dessous sur lequel s'appuyer. L'activation de la génération de supports dans le slicer permet d'éviter de tels échecs. Les supports avec ou sans contact sont deux modèles courants. Les premiers adhèrent directement aux surfaces, tandis que les seconds ressemblent à des structures en forme de branches. En orientant les modèles de manière stratégique, il est parfois possible d'éliminer complètement le besoin de supports.

Configurer le remplissage

Le remplissage détermine la densité ou la faible densité de l'intérieur du modèle imprimé. Le remplissage solide offre une résistance maximale au prix d'une utilisation de matériaux et d'un temps d'impression beaucoup plus élevés que les options de remplissage creux ou moins denses comme le remplissage rectiligne ou hexagonal. Les modèles de couches graduelles ont également une incidence sur la résistance. L'optimisation nécessite de trouver un équilibre entre les exigences, le temps et les coûts.

Configurer les murs

Les parois constituent les surfaces extérieures visibles du modèle. L'augmentation du nombre de parois périmétriques améliore la précision dimensionnelle et la qualité de la surface, mais allonge les délais d'impression. Une seule paroi suffit pour les prototypes rapides, tandis que les pièces fonctionnelles complexes nécessitent 2 ou 3 parois. La largeur de la ligne de paroi doit correspondre au diamètre de la buse.

Optimiser la vitesse

La vitesse d'impression détermine la rapidité avec laquelle la tête d'impression se déplace et dépose le matériau. Si les vitesses plus élevées réduisent la durée d'impression, elles peuvent compromettre la force de liaison des couches et introduire des incohérences telles que des nervures si les vitesses sont supérieures aux vitesses optimales. Des réductions progressives de 5 mm/s apportent des améliorations claires pour déterminer les profils de vitesse appropriés.

Réglages du support Retune

Les paramètres personnalisables tels que l'interface/la distance la plus proche entre le support et le modèle ont une incidence sur la facilité de retrait du support après l'impression. Dans certains cas, des piliers de support peuvent suffire à remplacer les points de contact de l'interface. La rotation stratégique des modèles ou le placement sélectif peuvent réduire complètement les supports. Des essais multiples permettent de déterminer les combinaisons de paramètres appropriées pour chaque géométrie de pièce.

Choix des matériaux optimaux

Avantages et inconvénients de l'APL

Le PLA est facile à imprimer, non toxique et produit des pièces précises, mais sa résistance à la chaleur est plus faible, ce qui nécessite un post-traitement pour le renforcer. Le PLA est assez fragile lorsqu'il est utilisé sans remplissage. Les lignes de calque sont également évidentes dans les impressions.

Propriétés de l'ABS

L'ABS produit des pièces résistantes, solides et tolérantes aux températures et aux chocs. Les inconvénients sont un retrait plus important, une tendance à la déformation et des fumées toxiques nécessitant une enceinte. L'ABS est plus facile à lisser que le PLA.

Filaments spéciaux

Les filaments en fibre de carbone, en bois, flexibles et chargés de métal conviennent aux prototypes fonctionnels et aux pièces d'utilisation finale, en fonction des besoins. Ils peuvent nécessiter des buses compatibles ou des réglages de température différents.

Amélioration de l'état de surface

Impressions 3D de sable

Le ponçage avec des papiers à grains progressivement plus fins, tels que P80 à P600, permet d'éliminer les lignes de couche, les artefacts et les supports. Un ponçage humide soigneux minimise la poussière.

Appliquer les apprêts et les peintures

Après le ponçage, appliquez une couche d'apprêt qui remplit les imperfections et accepte mieux les peintures. Les peintures acryliques ou émail finissent les impressions de manière attrayante en masquant les défauts.

Lissage chimique

L'acétone, le dichlorométhane et les détergents lissent certains plastiques comme l'ABS et le PETG. Il convient d'être prudent afin d'éviter que les solvants n'endommagent ou n'affaiblissent les impressions.

Appliquer des revêtements en résine

Les résines époxydes recouvrent et renforcent les impressions 3D pour obtenir une surface brillante, imperméable et renforcée qui masque tous les défauts d'impression.

Essayez le lissage par la chaleur

Les pistolets à chaleur, les sèche-cheveux et les vapeurs de solvants ramollissent les couches de plastique qui fusionnent pour obtenir une finition lisse sur l'ABS et certains composites comme le nylon/fibre de carbone. Le contrôle est essentiel pour éviter les déformations.

Conclusion

En calibrant soigneusement votre imprimante 3D, en optimisant les paramètres du slicer et en utilisant des structures de support et des techniques de finition de surface efficaces, vous pouvez réduire considérablement les artefacts d'impression. Bien que certaines imperfections puissent subsister en raison de la nature additive de l'impression 3D, l'expérimentation et la sélection appropriée des filaments peuvent permettre d'obtenir des impressions plus lisses et plus précises. À mesure que la technologie de l'impression 3D progresse, la maîtrise de ces pratiques fondamentales permet d'obtenir des impressions fonctionnelles de haute qualité qui respectent des tolérances de conception étroites. Avec de l'expérience, même les débutants peuvent obtenir des résultats comparables aux méthodes de fabrication de précision telles que la commande numérique ou le moulage par injection.

FAQ

Q : Quels paramètres permettraient de minimiser les lignes de calque sur des géométries complexes comportant de nombreuses courbes et de nombreux angles ?

R : Les surfaces courbes et angulaires sont plus susceptibles de présenter des lignes de calque visibles. L'utilisation de hauteurs de couche adaptatives qui ajustent l'épaisseur de la couche en fonction de la géométrie du modèle peut aider. Des buses plus fines (0,2 mm au lieu de 0,4 mm) permettent également de créer des couches plus lisses. Le ralentissement de la vitesse d'impression, par exemple à 30 mm/s au lieu de 60 mm/s, laisse plus de temps pour le collage entre les interfaces. L'activation d'un paramètre de maillage fin dans le slicer, qui ajoute des détails géométriques supplémentaires, peut également améliorer les courbes et les angles. Veillez toujours à calibrer correctement les e-steps et les débits pour obtenir une extrusion cohérente.

Q : Est-il possible d'éliminer complètement le gauchissement des impressions ABS de grande taille ?

R : S'il est souvent possible de minimiser le gauchissement, il peut s'avérer difficile de l'éviter complètement sur des tirages ABS de grande taille, en particulier sans enceinte. Cependant, certaines précautions permettent de maximiser le succès. Un radeau placé sous le modèle constitue une base stable. L'utilisation d'un lit de verre chauffé permet d'adhérer exceptionnellement à la première couche. Ralentir le processus de refroidissement après l'impression en incluant un bord, en désactivant les ventilateurs de refroidissement et en augmentant la température du lit au ralenti permet de réduire progressivement les tensions. Enfin, il est essentiel de choisir un mélange ABS à faible déformation et d'optimiser les températures et les réglages de rétraction. Le respect de ces directives permet d'obtenir les résultats les plus plats.

Q : Quel traitement ultérieur est sans danger pour les articles en PLA qui entreront en contact avec des denrées alimentaires ?

R : Pour les impressions en PLA alimentaire, les méthodes de post-traitement les plus sûres sont un léger ponçage et l'utilisation d'une huile minérale de qualité alimentaire. Le PLA est un matériau non toxique en soi, mais certaines finitions peuvent introduire des contaminants au fil du temps. Le ponçage à l'eau avec des grains élevés comme le 2000 empêche l'inhalation de résine. L'huile minérale ou l'huile d'olive de qualité alimentaire forme une barrière perméable à l'air et non lixiviante qui préserve la texture mate obtenue par le ponçage. L'acétone, le dichlorométhane ou les revêtements de résine durcis aux UV peuvent transférer des résidus qui posent des problèmes de santé et il est préférable de les éviter pour les objets qui entrent en contact avec des aliments ou des boissons.