Filaments et absorption d'humidité ; Guide complet !

Saviez-vous que vos filaments peuvent absorber l'humidité et que cela peut causer toutes sortes de problèmes ? Eh bien, vous avez peut-être atterri sur ce post car vous rencontrez effectivement des problèmes de qualité soudains lors de l'impression et vous pensez que cela peut être dû au fait que le filament est humide.

Dans cet article, je passerai en revue les différents filaments et leur hygroscopie, c'est-à-dire la quantité d'humidité qu'ils absorbent et à quelle vitesse ils l'absorbent, quels problèmes surviennent généralement lors de l'impression avec un filament humide et comment les résoudre en séchage du filament.

Alors, sans plus tarder, commençons !

Quels filaments absorbent l'humidité ?

Tous les filaments thermoplastiques FDM absorbent l'humidité dans une certaine mesure, certains plus que d'autres, mais ils sont tous hygroscopiques. Par exemple, le PLA gonfle jusqu'à 40 microns sur une période d'exposition de 150 heures à des niveaux d'humidité élevés, alors que le nylon, qui est beaucoup plus hygroscopique, peut atteindre son point de saturation après seulement 24 heures d'exposition.

Les instructions de stockage du filament doivent être prises au sérieux car si le filament que vous utilisez a absorbé de l'humidité, cela sera visible sur vos impressions. L'humidité crée des bulles au niveau de la buse d'extrusion, ce qui entraîne des couches inégales et éventuellement une surface d'impression qui ressemble au visage d'un adolescent.

Essentiellement, vous n'obtiendrez pas les surfaces d'impression lisses que vous visiez si les filaments que vous utilisez sont humides.

Différents types de filaments absorbent l'humidité à des taux différents, certains absorbant beaucoup d'humidité tandis que d'autres, comme HIPS, en absorbent très peu. Les filaments qui absorbent l'humidité sont étiquetés comme hygroscopiques, et vous trouverez ci-dessous une liste des différents types de filaments classés du plus hygroscopique au moins.

La plupart des filaments hygroscopiques

1. PV : Ce filament est principalement utilisé pour les supports d'impression et est généralement utilisé avec les imprimantes à double extrusion; Une extrudeuse sera utilisée pour créer les supports en PVA tandis que l'autre imprimera le modèle 3D. Le PVA est un excellent filament de support car il est soluble dans l'eau et réduit ainsi le temps de post-production.
2. Polycarbonate : Également connu sous le nom de PC, il possède de grandes qualités telles que la résistance et la résistance à la chaleur, mais comme les autres filaments, il absorbe l'humidité et doit être traité avec soin et stocké correctement pour l'empêcher de se mouiller.
3. Nylon : Bien qu'il soit extrêmement résistant à la chaleur et aux chocs, le nylon présente un énorme inconvénient :il absorbe l'humidité à un rythme extrêmement rapide, car seulement deux heures d'exposition peuvent le rendre inutilisable.
4. PLA : Lorsqu'il n'est pas utilisé, le PLA doit être conservé dans des contenants hermétiques. Le filament est très populaire en raison de sa facilité d'utilisation, mais il n'imprime pas très bien une fois mouillé.
5. ABS : L'ABS est un copolymère et est composé de trois monomères différents :l'acrylonitrile, le butadiène et le styrène. Il a un taux d'absorption d'humidité plus lent que le PLA mais doit toujours être correctement stocké dans un récipient hermétique.
6. GPE : Le stockage du filament PETG est important car il est hygroscopique. Bien qu'il absorbe l'humidité, le taux est beaucoup plus lent que les autres types de filaments, mais indépendamment de cela, l'exposition à l'humidité doit être évitée à tout moment.
7. HANCHES : Créé à l'origine comme matériau de support, il est de plus en plus utilisé comme filament d'impression principal. De tous les types de filaments, HIPS est le moins affecté par l'humidité et certains prétendent qu'il n'est pas hygroscopique.

Problèmes d'impression avec filament humide

L'impression avec un filament qui a absorbé l'humidité crée un certain nombre de problèmes :

Non seulement le filament peut gonfler lorsqu'il est exposé à l'humidité et augmenter le diamètre de 20 à 40 microns, ce qui peut perturber l'impression, mais le filament saturé d'humidité entraînera des retards d'extrusion, puis lorsque l'extrusion est arrêtée, le filament continuera à sortir de la buse. Cela peut également provoquer un blocage de l'extrudeuse.

Il peut y avoir des traces de vapeur provenant de l'extrudeuse, et le filament deviendra filandreux, ce qui ruinera votre impression.

Essentiellement, l'impression avec un filament humide entraînera des impressions de qualité incohérente.

Comment savoir si un filament a absorbé de l'humidité ?

Le filament saturé d'humidité sera plus cassant sur la bobine et aura moins de flexion. Vous entendrez des craquements et des claquements lorsque le filament est chauffé dans l'extrudeuse et vous remarquerez peut-être même parfois un peu de vapeur et des bulles.

Le filament prendra une texture étrange qui se remarque avec des gouttes et des fils lorsqu'il quitte la buse, ce qui entraîne des couches inégales. Ce sont les signes courants de problèmes d'humidité, et s'ils sont détectés, il est conseillé d'arrêter le processus d'impression et de bien sécher le filament avant de continuer.

Combien de temps faut-il au filament pour absorber l'humidité ?

Le temps nécessaire au filament pour absorber l'humidité jusqu'à son point de saturation varie selon les différents types de filaments, puisque le PLA et le nylon, par exemple, absorbent l'humidité à des vitesses radicalement différentes. Le PLA gonfle jusqu'à 40 microns sur une période d'exposition de 150 heures, tandis que le nylon, qui est beaucoup plus hygroscopique, peut atteindre son point de saturation après seulement 24 heures d'exposition.

Dans un test mené où le PLA a été mélangé avec un composé de caoutchouc (RS), les résultats montrent la décomposition et la faiblesse continue du PLA avec une absorption d'humidité contrôlée.

Le test a indiqué un affaiblissement progressif de la résistance à la traction de la pièce testée. La pièce a également été placée dans des conditions de décomposition enzymatique et les propriétés de traction du composite PLA/RS ont rapidement diminué.

Quels filaments n'absorbent pas l'humidité ?

Tous les filaments thermoplastiques absorbent l'humidité mais à des taux différents, selon les additifs utilisés. HIPS est considéré comme le filament qui montre le plus de résistance à l'absorption d'humidité. Certains prétendent qu'il n'est pas hygroscopique car aucun signe de la dégradation habituelle liée à l'absorption d'humidité n'a été officiellement enregistré.

HIPS est un plastique très solide et durable et ressemble à bien des égards à l'ABS, mais il est classé comme non hygroscopique. Le HIPS est couramment utilisé dans les jouets et les boîtiers ou boîtes de CD, cependant, l'utilisation la plus courante du HIPS est comme matériau de support pour d'autres filaments comme l'ABS, car il se dissout facilement dans du d-Limonène ou de l'huile d'orange.

Comment garder le filament au sec ?

Tous les filaments doivent être stockés soit dans des sacs sous vide, soit dans des récipients hermétiques avec des sachets de gel de silice pour absorber l'humidité, car c'est le seul moyen de garantir que le filament lui-même sera maintenu au sec. De plus, stocker le filament juste après l'impression réduira l'exposition à l'humidité et augmentera sa durée de vie.

Le filament peut être séché, cependant, mais le garder dans un environnement sans humidité pour commencer est votre pari le plus sûr.

Comment sécher le filament humide

Le filament humide peut être séché à l'aide d'un appareil spécialisé appelé séchoir à filament, ou même d'un déshydrateur alimentaire ordinaire. Cependant, pour la plupart des gens, le moyen le plus simple et le plus efficace consiste à placer la bobine de filament dans le four pendant au moins quatre heures et un maximum de huit heures, à une température inférieure de 10 à 20 °C à la température de transition vitreuse du filament (40 °C -50C pour le PLA).

Voici les différentes méthodes plus en détail :

Avec un sécheur de filaments

C'est la meilleure option à considérer car elle offre un environnement contrôlé sans humidité qui garantira que votre filament sera toujours sec et prêt à imprimer.

Un système de séchage de filaments est facile à utiliser et relativement abordable. Non seulement il sèche le filament, mais il sert également de lieu de stockage sûr.

Un exemple de gain de temps sur le temps de séchage est le Sunlu Dryer BOX, qui est l'un des séchoirs à filament les plus abordables et les mieux évalués; Bien sûr, ces appareils fonctionnent très bien, mais je ne pense pas qu'ils soient nécessaires dans la plupart des cas car ils sont un peu exagérés.

Au four

C'est l'une des méthodes les plus utilisées par les passionnés d'impression 3D pour le simple fait que nous avons tous un four, et cela fonctionne dans une certaine mesure.

Cependant, il y a certaines choses à considérer, principalement que le filament ne doit pas être exposé à des températures proches de sa température de transition vitreuse, et le processus prendra généralement entre 4 et 8 heures pour sécher une bobine de PLA ou de Nylon dans un four électrique.

De plus, l'utilisation d'un four à gaz peut fonctionner, mais il est beaucoup plus difficile de contrôler la température et ils peuvent également avoir des endroits beaucoup plus chauds que d'autres, ce qui peut finir par endommager votre bobine de filament.

Déshydrateur alimentaire

L'utilisation d'un déshydrateur alimentaire est une option plus sûre que l'utilisation d'un four conventionnel car il fonctionne à une température plus basse, mais ce n'est toujours pas le choix idéal en raison du temps supplémentaire nécessaire pour sécher correctement le filament.

Le séchage du filament améliore-t-il la qualité d'impression ?

Un filament qui a absorbé l'humidité et qui a été correctement séché par la suite fonctionnera aussi bien qu'un filament neuf et complètement sec. L'humidité elle-même affectera la qualité d'impression, mais une fois retirée du filament, elle fonctionnera comme si elle n'avait jamais été exposée à l'humidité.

Comment l'humidité affectera-t-elle les pièces imprimées en 3D ?

Une impression de filament 3D terminée sera toujours affectée lorsqu'elle est exposée à l'humidité ou immergée sous l'eau.

Une expérience a été menée en utilisant du PLA normal avec un mélange à 20 % de carbure de silicium (SiC), et l'impression a été immergée dans de l'eau distillée à 50 °C, qui s'est dégradée en 58 jours.

L'exercice a été répété avec un taux de SiC plus élevé et l'impression a duré 140 jours dans les mêmes conditions. La stabilité et la résistance à la traction ont initialement augmenté avec l'ajout de SiC, mais ont commencé à mesurer une baisse avec des quantités plus élevées de SiC.

L'ABS n'a pas été immédiatement affecté et a conservé sa résistance à la traction; cependant, la rigidité de l'impression a diminué au cours du processus de vieillissement tandis que la contrainte de rupture a augmenté. Cela indiquait que l'impression était ramollie après avoir été continuellement exposée à l'eau.

Maintenant, étude de côté, quand vous lisez ce que disent les autres fabricants, ils semblent avoir des opinions et des expériences très différentes; Certains affirment que leur PLA deviendra cassant lorsqu'il sera laissé sous l'eau en quelques semaines, tandis que d'autres vivent le contraire, où leurs impressions se sentiront comme neuves après même 3 ans d'immersion.

D'après mon expérience, il existe de nombreuses conditions différentes qui doivent être remplies pour que les impressions deviennent cassantes lorsqu'elles sont laissées dans l'eau, telles que des températures de l'eau suffisamment élevées, être en plein soleil (probablement le plus grand coupable), etc.

J'ai écrit un article sur la façon dont l'eau affecte les pièces imprimées en 3D, principalement le PLA, alors assurez-vous de le vérifier.

Quelle est la durée de vie moyenne d'une bobine de filament 3D ?

En moyenne, le filament 3D a une durée de vie de 2 à 3 ans dans son emballage d'origine, qui est généralement scellé sous vide, et s'il est conservé dans de bonnes conditions. Le PLA ou l'ABS peuvent durer plus d'un an s'ils sont conservés dans des conditions optimales (faible humidité, à l'abri de la lumière du soleil et stockés à des températures raisonnablement basses). Le stockage idéal devrait avoir une valeur d'humidité de 10-13 %.

Si vous souhaitez en savoir plus sur la durée de vie moyenne des bobines de filament 3D et sur leur durée d'impression, consultez cet article que j'ai écrit.

Conclusion

L'humidité peut et affectera à la fois le filament et les pièces imprimées en 3D, c'est pourquoi il est si important de stocker correctement le filament dans des sacs scellés sous vide ou dans des récipients hermétiques scellés avec des sachets de gel de silice.

Si vous avez oublié de ranger votre filament et qu'il a été exposé à beaucoup d'humidité, ne vous inquiétez pas ! Il peut toujours être séché et réutilisé sans aucun problème, mais vous devriez essayer de le garder à l'abri de l'humidité autant que possible, car coller la bobine de filament dans le dessus pendant 4 à 8 heures n'est pas si amusant.

J'espère que ces informations vous ont été utiles !

Passez une merveilleuse journée !

Le filament PLA absorbe-t-il l'humidité ?

La nature hygroscopique du PLA signifie qu'il absorbe l'humidité lorsqu'il est laissé exposé pendant de longues périodes sans être correctement stocké dans un récipient scellé avec des billes de silice ou des sachets de gel de silice. Une fois que le PLA a absorbé l'humidité, il deviendra cassant et se cassera plus facilement, et l'impression avec lui sera plus difficile. Cependant, il existe des moyens d'éliminer l'humidité d'un rouleau de filaments qui lui redonneront son état d'origine.

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