Impression 3D et problèmes d’adhérence : les 10 solutions anti-warping !

solutions et méthodes pour lutter contre le warping

Lorsque l’on imprime en 3D, certains matériaux se révèlent plus difficiles et exigeants que d’autres. C’est le cas en particulier des filaments flexibles et de l’ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène), un thermoplastique pétrolier très apprécié pour son excellente résistance mécanique. Du fait de leur température d’extrusion plus élevée que les autres plastiques (ex:PLA), ces filaments sont sujets au warping (appelé aussi curling), réaction thermique se traduisant par une rétractation du plastique lorsque celui-ci refroidit. Les bords se décollent et se soulèvent petit à petit du plateau durant l’impression, déformant les couches supérieures et donc votre objet. Nous allons détailler ici les différentes solutions permettant de résoudre les problèmes liés au phénomène de warping.

1. Imprimer dans les bonnes conditions



Avant toute chose, il est fortement déconseillé d’imprimer près d’une fenêtre ou de toute autre source de courants d’air. Les imprimantes 3D qui ont un châssis fermé sont donc à privilégier si l’on veut maintenir une température stable. Si votre machine est ouverte, il existe aujourd’hui sur le marché des caissons ( ex: Desktop 600 et 800 de 3DPrintClean) prévus pour cet usage. Certains makers utilisent des solutions plus artisanales en détournant des tables Ikea : http://www.thingiverse.com/thing:1740538

Attention également à l’entretien, il est impératif de nettoyer son plateau pour maximiser l’adhérence de vos pièces. Un plateau à l’inverse trop propre ne facilite pas l’adhérence, il faut donc trouver le juste milieu.

2. Modifier les paramètres d’impression


paramétrage
Un bon paramétrage suffit parfois à résoudre les problèmes de décollement. La méthode consiste à jouer sur trois paramètres : la vitesse, la température d’extrusion ou la puissance des ventilateurs. En effet, bien souvent les utilisateurs imprime trop rapidement et le plastique n’a pas le temps de refroidir. Ainsi réduire la vitesse d’impression permettra d’améliorer l’adhérence inter-couche de vos pièces. Vous pouvez également jouer sur la température en augmentant celle-ci sur les premières couches, cela facilitera l’adhérence. L’autre solution consiste enfin à baisser la puissance de la ventilation pour réduire le risque de choc thermique, certains utilisateurs vont même jusqu’à couper les ventilateurs. Attention cependant car cela peut avoir une incidence sur la qualité des pièces.

Il arrive aussi que l’axe de départ Z de votre imprimante soit trop haut, empêchant le filament d’avoir un bon lien avec le plateau au moment du dépôt. C’est un peu plus rare mais si vous pensez que cela puisse être la source du problème, réduisez l’axe de 0,05 mm jusqu’à obtenir une bonne première couche. Le problème peut également venir du taux de remplissage. En diminuant sa densité vous réduirez par la même occasion les efforts sur les premières couches et donc les risques de décollement.

3. Les rubans de masquage


rubans

L’autre méthode consiste à utiliser des rubans adhésifs. La surface de votre plateau peut en effet expliquer les problèmes de retrait. Votre objet adhérera beaucoup plus si le plateau est recouvert avec un ruban de masquage bleu (pour plateau froid) ou a un ruban Kapton (recommandé pour imprimantes avec plateau chauffant car résistant aux hautes températures (jusqu’à 400°C). Il vous suffit donc d’appliquer un de ces rubans adhésifs qui se trouvent facilement dans les boutiques d’impression 3D sur la totalité de votre plateau, avec une carte de crédit (ou autre) pour appuyer et enlever les bulles d’air.

ruban-bleu

Il est important de bien recouvrir tout le plateau, car il arrive que la force de déformation décolle tout de même l’objet avec le ruban qui suit et ne touche plus le plateau. Pour cette raison il est aussi conseillé de ne pas placer l’objet près des bords du plateau où l’adhésif partira plus facilement. Vous pouvez aussi recouvrir le plateau assez loin dessous pour éviter ce problème.

4. Le tube de colle


colle-uhu

Aussi étonnant que cela puisse paraître (du moins pour le néophyte), le tube de colle est une solution d’accroche particulièrement efficace. Outre son caractère bon marché, la colle en stick est compatible avec tous les types de surface, que ce soient les plateaux en verre ou céramique ou les rubans adhésifs.

Il convient d’étaler uniformément la colle en évitant les grumeaux. La colle en bâton se révèle particulièrement efficace pour les filaments haute-température tels que l’ABS, le PET ou encore le nylon. Une solution plus drastique consiste à utiliser de la colle néoprène en bombe.

5. Les sprays et solutions adhésifs

Si les makers ont pendant longtemps utilisé de simples laques à cheveux pour améliorer l’adhérence de leurs pièces, il existe aujourd’hui sur le marché des produits spécialisés. Le précurseur en la matière s’appelle 3D Lac, un spray issu d’un laboratoire cosmétique espagnol récemment détrôné par son compatriote Dimafix. Conditionnés en bouteille de 400ml, ces sprays doivent être pulvérisés avant chaque impression sur une surface bien plane. Le Dimafix convient mieux aux filaments à fort pouvoir de décollement tels que l’ABS ou le nylon. Un plateau chauffant (50-60°) est conseillé pour une meilleure performance. Citons également Printafix, un spray écologique développé par la start-up autrichienne Aprintapro. Le flacon de 100 ml permet jusqu’à 160 impressions en fonction des dimensions du plateau.

wolfbite

Le constructeur américain Airwolf 3D, propose également une gamme de solutions adhésives dénommée Wolfbite. Conditionnées en petite bouteille de 60 ml, les solutions s’appliquent avec un pinceau ou une brosse sur le plateau en verre ou céramique. La gamme se décline en 4 produits : pour le nylon, l’ABS-PETG-TPE et TPU, le PLA et le Polycarbonate. Une fine couche de produit permet de faire plusieurs impressions.

6. Le jus d’ABS

jus-abs

Le jus d’ABS est une autre solution adhésive anti-warping. Il s’agit d’une préparation artisanale que l’on fabrique en mélangeant de l’acétone (100 ml) et des bouts de filaments ABS (10 g) dans un récipient en verre type bocal à confiture. Une fois l’ABS dissous, on obtient une préparation liquide et opaque que l’on peut alors étaler sur son plateau (de préférence chaud) avec un pinceau. Outre son caractère bon marché, cette technique permet de recycler vos chutes d’ABS. Pour cette préparation il est conseillé d’utiliser un ABS de la même couleur que la pièce à imprimer (déteint sur la première couche) et de bien aérer la pièce pour les vapeurs d’acétone.

7. Le revêtement de plateau


buildtak

Le revêtement pour plateau est la dernière solution d’accroche apparue sur le marché. Incarné par la marque Buildtak, il se présente sous la forme d’une feuille adhésive déclinée dans les formats 203mm X 203mm et 139mm X 139 mm.

Outre le fait de protéger le plateau, le revêtement a l’avantage de s’installer beaucoup plus facilement que les rubans. Il est également moins sujet aux bulles d’air.

8. Le lit chauffant


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Le plateau chauffant constitue une solution efficace contre le warping. Ce type de lit permet à la matière d’accrocher et de refroidir plus lentement. Pour l’ABS il est par exemple fortement recommandé d’utiliser un plateau chauffant réglé entre 60-110° selon la marque du filament. Si votre imprimante 3D n’est pas équipée, ils sont parfois disponibles en option ou en pièces détachées.

9. Les rafts, brims et autres structures d’accroches

raft-et-brim

Au gauche le raft, à droite le brim

Les rafts et les brims désignent des structures d’accroche que l’on imprime sur le plateau pour maintenir la pièce. Le Raft qui signifie « radeau » en anglais, se présente sous la forme d’une structure (en général composée de 4 couches) imprimée sous la pièce. Elle offre une meilleure surface d’accroche et améliore l’adhérence au plateau. A l’inverse le Brim (bord en anglais), est une fine couche que l’on imprime autour de l’objet. Elle consiste à élargir la première couche d’impression pour absorber les déformations et accrocher la pièce. Le brim est beaucoup plus facile à retirer que le raft mais se révèle moins efficace sur les pièces à faible surface de contact. Le raft convient mieux aux impressions de longue durée.

disque

Structures d’accroche en disques

Une autre technique baptisée « méthode du tablier », inventée par Forrest Higgs (voir ici), consiste à créer une structure de renforcement pour le raft. Une sorte de tablier est imprimée aux 4 coins de la pièce pour maintenir le radeau. Une solution mécanique particulièrement efficace en cas de warping important.

Pour ceux qui veulent une méthode plus économique, il existe une technique créée par Nophead (voir ici). Celle-ci ne vise non pas à plaquer l’objet au plateau ou à un radeau grâce à des morceaux épais de plastique comme le propose Forrest Higgs, mais à placer des « murs » fins au niveau des zones à risque. Ces structures agissent comme des parois isolantes qui permettent de contenir l’air chaud plus longtemps sur le lit d’impression.

L’autre méthode que l’on doit à Zac Smith (co-fondateur de Makerbot), consiste à ajouter des disques à la base de votre modèle. Dispatchés aux différents coins de votre pièce, ces disques permettent d’absorber suffisamment le warping pour que les couches suivantes ne soient pas affectées en cas de déformations.

10. Les filaments spéciaux


ABS-NeoFil3D

La dernière solution consiste à utiliser des filaments spécialement conçus pour lutter contre le phénomène de warping. A titre d’exemple, le fabricant polonais Fiberlogy propose un filament PLA dénommé HD PLA aussi résistant que l’ABS mais sans en avoir les inconvénients. Citons également la gamme M-ABS de Neofil 3D, un ABS amélioré décliné dans 12 couleurs qui réduit aussi les problèmes de décollement.

Comme le souligne l’exhaustivité de cet article, les moyens pour lutter contre le warping sont nombreux. Le large éventail de solutions disponibles est à l’image de la diversité des facteurs qui provoquent ces déformations. Il faudra donc parfois faire plusieurs essais de paramétrages, de matériaux et d’impressions pour arriver à la méthode la plus adaptée à la situation.




 

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