Les imprimantes 3D en résine ont-elles besoin de supports ?

La plupart des passionnés d'impression 3D ont découvert ce monde intéressant en entendant parler pour la première fois des imprimantes de modélisation par dépôt de fusion. Cette technologie est sans aucun doute la plus populaire sur le marché à l'heure actuelle, et le restera probablement pour les années à venir.

Néanmoins, il est toujours important de connaître la différence entre les deux techniques et d'avoir une compréhension de base de leur fonctionnement. L'une des questions les plus courantes que je reçois lorsque je parle d'imprimantes à résine concerne le besoin (ou non) de supports.

Je vais approfondir les imprimantes à résine et les principales différences entre elles et les imprimantes FDM. Mais d'abord, allons droit au but et répondons à la question qui vous a amené ici :les imprimantes à résine ont-elles besoin de supports ?

Les imprimantes 3D en résine nécessitent presque toujours une forme de support pour imprimer avec succès la plupart des modèles, car elles sont nécessaires pour les sections d'un modèle qui n'ont pas de couche précédente à laquelle adhérer. De plus, une structure de support similaire à un radeau (appelée PAD) est utilisée pour éviter que la pièce ne se détache de la plaque de construction.

Pourquoi une imprimante 3D en résine a-t-elle besoin de supports ?

Il y a beaucoup de désinformation à ce sujet quand on parle d'imprimantes 3d à résine. Parce qu'ils sont beaucoup plus chers que leur homologue FDM, la plupart des nouveaux venus dans le monde de l'impression 3D évitent de les acheter. De plus, son utilisation est également beaucoup plus compliquée. Pour faire fonctionner une imprimante 3D à résine, vous avez besoin :

• Un espace ventilé, en raison de la toxicité des gaz qu'il émet.
• L'utilisation de gants et de lunettes de protection car la résine irrite la peau et le faisceau laser émis peut endommager vos yeux.
• Recherche et connaissances supérieures sur la technologie impliquée dans le processus.

Ce dernier point est le plus important, et c'est pourquoi beaucoup de gens doutent de la nécessité d'utiliser des supports dans les pièces imprimées. Certains d'entre eux pensent que le laser durcit (un processus de durcissement) la résine instantanément, et à des points si précis qu'il n'est pas nécessaire de placer des supports.

En fait, les supports sont tout aussi nécessaires dans l'impression 3D résine et l'impression 3D FDM. Le principe est le même :vous ne pouvez pas créer un calque sans un matériau qui le maintient en place .

La différence entre les deux technologies implique que les supports ont des fonctions différentes au cours du processus :

• Dans l'impression FDM traditionnelle, le filament "tombe" sous l'action de la gravité, ce qui signifie que certaines parties de l'objet seraient imprimées dans les airs, sans base sur laquelle s'appuyer.
• D'autre part, lors de l'impression avec de la résine, l'imprimante commence à imprimer l'objet dans la direction opposée. En d'autres termes, le "lit" est situé vers le bas, et au fur et à mesure que chaque couche est imprimée, cette surface s'élève. Au final, nous obtiendrons un objet orienté à l'envers.

Pour le comprendre un peu mieux, examinons l'exemple suivant :un objet imaginaire que nous voulons imprimer consiste en une personne debout sur ses pieds, les bras pendant détendus sur le côté et les doigts pointés vers le bas. La première chose que fera l'imprimante à résine (comme la FDM) sera d'imprimer la semelle des chaussures. Après cela, la plaque sur laquelle adhère la résine durcie se soulèvera un peu et l'impression des chaussures se poursuivra. Ensuite, il continuera vers le bas (ou vers le haut, dans ce cas…) les jambes. La seule différence avec FDM jusqu'à présent est que la personne imprimée est tournée de 180° sur l'axe vertical.

Quelque part entre les genoux et la taille, les premières couches du bout des doigts doivent être imprimées. Lorsque la plaque est soulevée, il n'y a rien entre elle et cette couche nouvellement imprimée. Par conséquent, il n'y a pas de matériau pour "tirer" cette couche vers le haut. De ce fait, le bout des doigts restera collé au film sur lequel les couches sont formées, et la même chose se produira dans les couches suivantes.

En conséquence, espérons-le, nous aurons un homme sans bras et un désordre total autour de lui. Beaucoup de matériel coûteux sera perdu et une toute nouvelle imprimante 3D en résine pourrait voler à travers la fenêtre la plus proche, vous laissant frustré et plein de colère.

Maintenant que nous comprenons mieux la nécessité des supports dans les imprimantes 3D en résine, approfondissons un peu les différentes structures de support et les directives de base que tout amateur d'impression 3D devrait connaître.

Comment fonctionne une imprimante 3d résine ?

Si vous avez compris l'explication précédente, vous savez déjà pourquoi les supports sont également nécessaires dans l'impression 3d en résine. Mais je pense qu'il sera aussi utile d'en savoir un peu plus sur le fonctionnement de ces imprimantes. Non seulement je trouve cela intéressant, mais cela nous évitera de faire des erreurs en essayant d'imprimer avec l'un d'eux.

Les imprimantes 3D à résine sont basées sur un processus appelé photopolymérisation, qui consiste à durcir une résine liquide par son exposition à un rayonnement lumineux direct. La précision dans la formation de chaque couche est supérieure à celle des imprimantes FDM en raison de la très petite taille du faisceau lumineux projeté (généralement un faisceau laser) et également du fait qu'il comporte des composants mécaniques.

En l'absence de masses mobiles comme une extrudeuse ou un hotend dans le cas des imprimantes FDM, aucune vibration n'est créée et transmise à l'objet, ce qui rend les couches toujours aussi précises. Le laser est guidé par des miroirs qui réfléchissent et dirigent la lumière vers l'endroit exact qui formera la couche.

L'union entre les couches se fait par des liaisons chimiques, c'est pourquoi elles sont complètement denses et imperméables. Mais ils ont toujours besoin d'une structure sous chaque couche car ils ne peuvent pas être imprimés sur de l'air fin (ou de la résine dans ce cas). C'est la raison pour laquelle nous devons placer des supports pour presque tous les objets que nous voulons imprimer.

Les bases des supports pour imprimantes 3d résine

Pour commencer, vous devez vous assurer que la première couche s'imprime correctement et que l'adhérence à la plaque de construction est suffisamment forte pour tirer l'objet entier.

Afin d'obtenir une bonne adhérence à la plaque de construction, Prusa Slicer (et presque toutes les trancheuses à résine) inclut une fonction appelée PAD. Il se compose essentiellement d'un radeau qui contiendra les supports de la pièce. Il n'est pas pratique d'imprimer sans PAD car cela augmentera considérablement le risque de détachement. De plus, lors du retrait de l'objet fini, nous pouvons être assurés que nous n'endommagerons pas la surface de l'objet, car nous n'endommagerons que les supports et le PAD (Raft).

Un autre paramètre important est l'orientation des objets. Lors de l'utilisation d'une imprimante FDM, il est important d'essayer de placer le plus de matériau possible sur la base (pour une meilleure adhérence des couches). Sur les imprimantes à résine, l'objet doit être tourné d'un angle de 10 à 30 degrés, afin de minimiser le nombre de supports et également de créer des couches plus faciles à décoller du film FEP.

Vous devez toujours éviter de placer de grandes couches parallèlement à la plaque de construction. Si vous n'êtes pas encore expérimenté dans la recherche de la meilleure orientation pour l'impression en résine, PrusaSlicer a une option pour orienter automatiquement la pièce, mais il le fait souvent de manière sous-optimale, ce qui entraîne des augmentations inutiles des temps d'impression.

N'essayez pas d'économiser de la matière en plaçant moins de supports (je sais que la résine est plus chère que les filaments plastiques). Il est préférable de gaspiller un peu plus de matière sur des supports plutôt que sur toute une impression ratée. Gardez également à l'esprit que les imprimantes à résine sont considérablement plus susceptibles de tomber en surplomb que les imprimantes à filament, alors gardez un œil sur des points spécifiques.

Est-il possible d'imprimer en résine sans support ?

Comme nous l'avons vu précédemment, l'objet est imprimé par le bas, avec des mouvements vers le haut de la plaque de construction. Chaque couche est durcie sur un film d'un matériau appelé FEP (Fluorinated Ethylene Propylene) qui a des propriétés antiadhésives.

Lorsque l'axe Z monte, la couche qui s'est formée entre le film FEP et la couche précédente se détache du film. Il est très important que la capacité d'adhérence de la plaque de construction soit supérieure à celle du FEP, sinon la pièce se détachera et l'impression sera ruinée. Pour cette raison précise, les temps de durcissement des premières couches sont plus longs.

A l'inverse, lors d'une impression avec une machine FDM, on évite au maximum l'utilisation de supports. Ils ont l'air mauvais, peuvent se casser pendant l'impression et laissent souvent des marques sur la surface d'impression.

Dans cet esprit, si nous voulions imprimer une pièce avec une grande base et une géométrie adéquate, nous pourrions le faire sans supports tout en n'ayant pas de problèmes d'adhérence au lit chauffant. D'autre part, il n'est pas pratique d'utiliser la même logique lors de l'utilisation d'une imprimante SLA. Si les premières couches sont les plus grandes, nécessitent le temps de durcissement le plus long et adhèrent trop au film FEP, elles pourraient se détacher de la plaque de construction. Cela aurait les mêmes conséquences que sur une imprimante FDM, c'est-à-dire ruiner toute l'impression.

Les supports ne servent pas seulement à éviter d'imprimer sans aucun matériau en dessous. Ils servent également à réduire la taille des premières couches et ainsi éviter le problème d'adhérence.

Enfin, comme c'est le cas avec les imprimantes FDM conventionnelles, les angles des projections sur l'objet doivent être pris en compte lors du processus de tranchage. Un chevauchement suffisant entre les couches doit être garanti afin d'assurer l'adhérence et d'éviter le délaminage. En conclusion, je vous conseille d'utiliser presque toujours des supports lors de l'utilisation d'une imprimante SLA.

Foire aux questions

Les supports des imprimantes à résine sont-ils différents de ceux des imprimantes à filament ?

Si vous avez déjà perdu du temps à regarder des vidéos timelapse d'impression 3d sur YouTube comme moi, vous aurez remarqué que les structures des supports sont très différentes en FDM et en SLA. Les trancheuses pour imprimantes à filament telles que Cura ou Simplify3d génèrent des lignes ou des supports de grille, car elles sont rapides et efficaces.

Les imprimantes à résine, quant à elles, utilisent des structures ramifiées appelées "supports d'arbres", qui remplissent également la fonction d'être suffisamment rigides pour pouvoir supporter le poids des couches suivantes. Ils ne sont en contact avec l'objet qu'à de petits endroits, afin de réduire les imperfections sur l'objet final une fois les supports retirés.

Pourquoi les supports d'arbres ne sont-ils pas largement utilisés dans l'impression FDM ?

Il convient de mentionner que Cura propose des supports "Tree-Style" en tant que fonctionnalité. Bien qu'ils puissent sembler assez similaires à leurs homologues en résine à première vue, vous verrez qu'ils ne sont pas identiques. Les supports en résine sont plus fins et sont reliés entre eux par des "petites branches", pour plus de rigidité et de résistance. Étant donné que le filament d'impression 3D a des propriétés mécaniques différentes, il nécessite plus d'épaisseur pour résister à la même contrainte.

De plus, les supports en résine doivent pouvoir supporter le poids du modèle sans se casser, ils sont donc principalement générés pour maximiser leur résistance à la traction. Les imprimantes FDM, d'autre part, doivent générer des structures qui résistent aux vibrations et aux accélérations créées par le processus mécanique de la machine, ce qui conduit à la création de structures Tree-Support qui ont un volume plus important. Cela implique plus de temps d'impression et plus de consommation de matériaux, ce qui est la principale raison pour laquelle les supports d'arbre ne sont pas aussi populaires que les autres structures de support.

Conclusion

À présent, je pense que vous avez une assez bonne compréhension du fonctionnement interne d'une machine SLA et pourquoi ils nécessitent presque toujours des supports. En un mot, des supports sont nécessaires pour se détacher du film FEP, qui n'est autre qu'un matériau servant à durcir la couche. De plus, ils sont nécessaires pour les sections de l'impression qui, autrement, n'auraient pas de couche précédente à laquelle adhérer.

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