Pourquoi les imprimantes 3D sont-elles si lentes ?

L'impression d'un modèle détaillé sur une imprimante 3d peut prendre beaucoup de temps :selon votre propre imprimante et les exigences de votre modèle, une seule impression peut prendre plus de 24 heures. Alors, pourquoi est-ce si long ? Qu'est-ce qui empêche cette technologie de fabriquer des modèles en quelques minutes ? Et que pouvez-vous faire pour accélérer vos impressions ?

Dans cet article, je vais passer en revue ces questions en détail dans l'espoir qu'elles vous seront utiles pour vos projets futurs.

Les imprimantes 3D fonctionnent en assemblant couche sur couche de matériau et elles ont donc des limites physiques quant à la vitesse à laquelle ces couches peuvent être déposées sur le produit actuel. Les imprimantes à base de filaments doivent déposer leur matériau pouce par pouce avec des engins mécaniques, ce qui a tendance à les rendre sensiblement plus lents que certaines des imprimantes à base de résine pour les impressions plus importantes, car les imprimantes à base de résine dépendent de la lumière et certaines peuvent imprimer une couche entière à un moment.

Il y a d'autres facteurs à garder à l'esprit lorsque l'on compare ces technologies. Cependant, vous pouvez faire certaines choses pour accélérer le processus.

Imprimantes FDM vs résine

Alors que d'autres méthodes de construction peuvent prendre quelques minutes pour fabriquer une pièce, la méthode couche par couche utilisée par les imprimantes 3D les rend intrinsèquement plus lentes en raison des limitations physiques inhérentes à la technologie, à la fois pour la modélisation par dépôt de fil fondu (FDM) et pour la résine. Imprimantes basées.

Les imprimantes FDM (modélisation par dépôt de fil fondu) reposent sur un matériau thermoplastique qui est chauffé, extrudé et déposé sur le modèle actuel à travers une buse, qui est déplacée avec précision à travers un ensemble de pièces motorisées.

Les imprimantes à base de résine utilisent la lumière UV pour durcir un pool de matériau photopolymère et créer des objets solides. Il existe également différentes technologies pour les imprimantes à résine :la stéréolithographie utilise un seul laser qui couvre une petite zone en dessinant la couche de manière analogue aux imprimantes FDM, tandis que le traitement numérique de la lumière (DLP) et l'affichage à cristaux de lumière (LCD) utilisent des projecteurs et des écrans LCD rétroéclairés pour fournir le source de lumière UV.

Expliquer en détail toutes les différences avec ces techniques et quand et où il est préférable d'utiliser l'une plutôt que l'autre mérite son propre article, mais pour notre sujet actuel, l'essentiel est le suivant :

Les imprimantes FDM doivent déplacer des pièces mécaniques lourdes (moteurs, nez, engrenages d'extrudeuse, etc.) avec une précision incroyable. Pour déplacer et arrêter le mécanisme, cela nécessite beaucoup d'énergie, mais même si certaines pièces pourraient aller plus vite (comme les moteurs), cela entraîne généralement de fortes vibrations qui compromettraient les résultats. De plus, selon le matériau du filament que vous utilisez, il peut nécessiter plus de temps pour fondre, se déposer et se solidifier.

D'autre part, les imprimantes SLA sont plus rapides que leurs homologues FDM car le laser se déplace plus rapidement que les moteurs pas à pas. Les imprimantes LCD et DPL sont encore plus rapides, imprimant des couches entières à la fois. Cela devient de plus en plus visible sur des pièces plus grandes ou plus finement définies, car chaque couche prend à peu près le même temps.

Il convient également de mentionner qu'une fois le modèle terminé, la résine résiduelle doit être nettoyée manuellement de la surface de la pièce finale, ce qui nécessite du temps et des efforts supplémentaires.

Outre les aspects mécaniques des imprimantes elles-mêmes, le logiciel joue également son rôle en ce qui concerne la vitesse de vos impressions. Les paramètres du programme slicer peuvent faire la différence entre une impression de 1 heure et de 3 heures, et c'est quelque chose sur lequel vous pouvez travailler pour accélérer le processus pour l'imprimante 3D de bureau moyenne tout en étant conscient des compromis que vous faites pour votre temps.

Comment augmenter la vitesse d'une imprimante 3D

Beaucoup peut être fait pour augmenter la vitesse du logiciel et nous allons couvrir les principaux paramètres pour le faire. Le reste de l'article supposera que nous avons affaire à une imprimante FDM (sauf indication contraire) car ce sont dans l'ensemble les plus populaires.

Vitesse d'impression

Dans les modèles FDM, la vitesse d'impression définit la vitesse (en mm/s) à laquelle l'extrudeuse se déplace. Ce paramètre peut être modifié sur tous les trancheurs, et c'est l'un des principaux paramètres qui conduisent à des temps d'impression plus faibles. Néanmoins, il existe des limitations mécaniques dans chaque imprimante, ce qui signifie que vous ne pouvez pas augmenter votre vitesse d'impression indéfiniment sans sacrifier la qualité globale de la pièce résultante. Il existe d'autres limitations, telles que la vitesse à laquelle votre extrudeuse peut faire fondre le plastique. La plupart des imprimantes fonctionnent à environ 50 mm/s par défaut, mais selon les spécificités, elles peuvent atteindre 750 mm/s ou même plus. Il convient également de mentionner que les imprimantes peuvent fonctionner à des vitesses différentes selon la partie du modèle sur laquelle l'imprimante imprime actuellement.

À titre de référence, voici quelques éléments à garder à l'esprit liés à la vitesse d'impression :

1. Augmentation de la vitesse du mur extérieur peut compromettre la qualité de la surface, ce qui signifie qu'il n'est recommandé que lorsque l'aspect général du modèle n'a que peu d'importance.
2. Augmenter la vitesse sur les murs intérieurs et la vitesse de remplissage peut affecter la résistance et la durabilité de la pièce ; si cela ne vous concerne pas, accélérer ce paramètre est une possibilité .
3. Vitesse haut/bas est la vitesse à laquelle les couches supérieure et inférieure sont imprimées ; compromettre ces couches peut être gênant, c'est pourquoi des vitesses plus lentes sont recommandées pour augmenter la fiabilité de la fermeture de ces couches.
4. La vitesse de remplissage de support détermine la vitesse d'impression des supports. Étant donné que les structures de support n'ont généralement pas besoin d'une qualité élevée, des valeurs plus élevées peuvent être une bonne idée pour accélérer le processus.
5. Et prenez en charge la vitesse de l'interface est la vitesse à laquelle les toits et les fonds de support sont imprimés. Étant donné que ces couches peuvent affecter la qualité de la surface en contact avec elles, il est recommandé d'utiliser des paramètres conservateurs.

Vitesse de déplacement

La vitesse de déplacement affecte la vitesse à laquelle la tête se déplace lorsqu'elle n'extrude pas de filament. L'augmenter peut faire gagner beaucoup de temps, mais cela peut entraîner des problèmes tels que le décalage des couches, ce qui peut ruiner l'ensemble de l'impression. La meilleure façon de trouver la vitesse de déplacement optimale pour votre machine est de trouver les informations de votre fabricant et, plus important encore, comme à peu près tous les paramètres de cette liste, jouez avec les paramètres de certaines impressions de test, en l'augmentant lentement jusqu'à ce que vous trouviez la bonne vitesse. qui ne compromettra pas vos projets. Les ceintures desserrées ont tendance à être la principale raison des changements de couche, alors assurez-vous de les resserrer régulièrement.

Vitesse de rétraction

Dans les machines FDM, cela affecte la vitesse à laquelle l'imprimante tire le filament avant qu'il ne recommence à bouger. S'il est laissé trop lent, cela entraînera un cordage, mais s'il est réglé trop rapidement, cela peut provoquer un broyage du filament qui endommage votre extrudeuse et une perte de filament, ainsi que d'autres problèmes, il est donc conseillé d'effectuer des tests d'impression.

Réduire le remplissage

Le remplissage est ce qui se trouve à l'intérieur des parois intérieures du modèle imprimé. Les trancheuses utilisent différents modèles pour remplir le volume des modèles 3D et différents modèles conduisent à différentes propriétés de traction. La réduction du pourcentage de remplissage conduit à des impressions plus rapides, à une consommation de filament moindre et à des pièces moins résistantes.

Ce paramètre peut aller de 0 % (ce qui implique qu'il n'y a rien entre les murs du modèle) à 100 % (les murs sont complètement remplis de matériau). Il convient de mentionner que l'avantage marginal d'augmenter ce paramètre au-dessus de 30 % ne vaut presque toujours pas le temps supplémentaire.

Pour les imprimantes LCD ou DPL qui impriment des couches entières à chaque itération, le remplissage n'a pas vraiment d'impact sur le temps nécessaire à la fabrication de la pièce, mais pour les imprimantes FDM et SLA, cette valeur est l'un des principaux moteurs des temps d'impression et de la consommation de filament.

Réduire le nombre de coques/murs

Les coques sont le nombre de couches qui composent le contour de l'impression. Les augmenter rendra la paroi extérieure plus épaisse et rendra votre impression 3D plus solide. Si vous prévoyez également de poncer l'impression pour la rendre plus belle, c'est toujours une bonne idée d'ajouter quelques murs supplémentaires.

Augmenter la hauteur du calque

La hauteur de couche définit la taille de chaque couche sur l'axe Y et c'est le principal déterminant de la précision des détails et de l'apparence générale du modèle. Cependant, c'est l'un des principaux moteurs du temps qu'il faut pour imprimer quoi que ce soit. Si la finition d'une pièce importe peu ou si elle est assez grande, choisir une hauteur de couche plus élevée est une astuce pratique pour réduire le temps d'impression.

Une impression de haute qualité peut prendre des valeurs de 0,1 mm ou même moins. Cependant, il a une relation inverse 1-1 avec les temps d'impression :réduire de moitié la hauteur de la couche doublera le temps d'impression.

Minimiser l'utilisation des supports

En FDM, chaque couche doit être déposée sur quelque chose, que ce soit la surface de la plaque de construction ou une autre couche de filament. Si le modèle comporte des sections dans lesquelles certaines couches commenceraient à s'imprimer à la volée, l'ensemble du processus échouerait.

Les supports peuvent prendre beaucoup de temps à fabriquer et sont parfois inévitables, mais vous pourriez être surpris de tout ce que vous pouvez réaliser avec quelques astuces :faire pivoter et ajuster le modèle pour lui permettre d'être imprimé sans avoir besoin de support, ou simplement réduire la quantité de soutien nécessaire peut réduire considérablement le temps. En règle générale, essayez de faire pivoter le modèle afin de minimiser la surface avec des angles de plus de 45 degrés.

Couches adaptatives

En un mot, les couches adaptatives permettent d'imprimer avec des hauteurs de couche variables, permettant à votre trancheuse de la diminuer automatiquement chaque fois que des détails plus fins sont nécessaires ou de l'augmenter chaque fois que la forme d'une section le permet. L'impression avec ce paramètre vous permet d'accélérer le processus sans trop sacrifier la qualité; cependant, il a ses limites :si vous avez besoin d'une pièce avec des détails élevés partout ou si vous essayez d'imprimer deux objets différents en même temps, les couches adaptatives peuvent nuire à l'impression dans son ensemble. Vous pouvez en savoir plus sur les couches adaptatives ici.

La vitesse des imprimantes 3D aujourd'hui

Sur le marché actuel de l'impression 3D, la grande majorité des imprimantes impriment à une vitesse d'environ 40 à 50 mm/s, et les modèles plus raffinés peuvent atteindre 120 à 150 mm/s; cependant, il existe déjà des modèles qui peuvent atteindre des vitesses plus élevées :certaines imprimantes Voron ont atteint jusqu'à 1000 mm/s ! (mais c'est encore difficile, c'est le moins qu'on puisse dire). Le marché des imprimantes 3D évolue constamment à des rythmes très élevés et nous pouvons nous attendre à de futures percées technologiques qui permettront des impressions plus rapides et plus fiables.

Conclusion

Il y a beaucoup à prendre en compte lors du calcul des temps d'impression de nos pièces. Non seulement la technologie d'impression et la machine elle-même sont importantes, mais aussi la configuration que nous choisissons sur notre trancheuse préférée. Celles-ci dépendent non seulement de la forme et du volume d'un modèle, mais également des détails esthétiques souhaités et des exigences physiques dont nous avons besoin.

La vitesse à laquelle les imprimantes amateurs s'améliorent est stupéfiante et il se peut même qu'un jour nous n'ayons plus rien à savoir sur la configuration appropriée d'une impression. En attendant, nous devons continuer à jouer avec les paramètres afin de gagner une minute supplémentaire sans compromettre la qualité d'une impression. Pour certains d'entre nous, c'est l'un des aspects les plus divertissants et intéressants de ce métier !

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