Impression 3D avec supports

L'une des principales limites de l'impression 3D FFF la technologie estla nécessité d'imprimer chaque couche au-dessus de la précédente, sans possibilité de réaliser des ponts, porte-à-faux ou murs à fortes pentes.

Pour pallier cela, il est courant d'utiliser des structures de support imprimées qui servent de base de support aux éléments précédents. Ces structures sont appelées supports.

Image 1 :Supports sur pièces imprimées en 3D. Source :3DHubs

Parties des supports

Les crochets se composent principalement de quatre parties :

• Assistance :C'est la structure qui supporte les couches en porte-à-faux.

• Support dense :Les dernières couches du support en contact avec la pièce sont appelées support dense. Son nom est dû au fait que ces couches ont une densité plus élevée que le reste du support. Il s'agit d'un paramètre facultatif qui améliore le support de la pièce en offrant une plus grande surface de contact, sans augmenter de manière significative le coût du matériau.

• Séparation horizontale :C'est l'espace entre les parois latérales du support et celles de la pièce. Il empêche la pièce d'adhérer latéralement aux supports.

• Écart vertical :il s'agit de l'espace entre la face supérieure du support et la pièce.

Types de supports

Selon le matériau dans lequel ils sont fabriqués, les supports peuvent être classés en solubles et non solubles. Dans le cas d'imprimantes à une seule extrudeuse, les supports doivent toujours être réalisés dans le même matériau que la pièce. Dans le cas d'extrudeuses doubles, les supports peuvent être réalisés dans un matériau différent du matériau de la pièce. Dans ces cas, il est courant d'utiliser un matériau soluble dans les solvants dans lequel la pièce ne se solubilise pas (voir filaments post solubles pour support).

Paramètres de configuration des médias

L'utilisation de matériaux solubles ou non solubles conditionnera la configuration des substrats, il est donc très important de connaître les différents paramètres et comment ils affectent le comportement des substrats.

Chaque logiciel de plastification peut inclure ses propres paramètres qui ne sont pas disponibles dans d'autres programmes, il est donc conseillé de consulter le manuel du logiciel utilisé. Cependant, il existe une série de paramètres qui leur sont communs et qui permettent de paramétrer tout type de support :

• Seuil de support ou porte-à-faux :Il s'agit de l'angle de mur maximal à partir duquel les supports seront générés. Des valeurs comprises entre 30 et 60 sont généralement utilisées. Les petites hauteurs de couche permettent d'imprimer des pentes plus élevées sans support, tandis que les grandes hauteurs de couche peuvent nécessiter des supports même avec de petites pentes.

• Type/motif de remplissage :Le remplissage est configuré comme une structure de faible densité. Les motifs pouvant être sélectionnés sont similaires à ceux utilisés dans le remplissage de la pièce. Les unidirectionnels (lignes) seront plus rapides et plus faciles à enlever, bien qu'ils puissent être moins stables dans les parties hautes, tandis que les bidirectionnels (grilles) offrent une plus grande stabilité mais peuvent être plus difficiles à enlever, surtout dans les petits trous.

• Densité du support :C'est le rapport entre l'espace vide et la matière dans les supports. Une densité plus élevée produit des supports plus stables, mais au prix d'un coût matériel plus élevé et d'une difficulté à les retirer. Les valeurs inférieures à 30 % sont généralement utilisées.

• Nombre de couches de support dense :C'est le nombre de couches en contact avec la pièce et qui auront une densité plus élevée que le reste du support. Il est conseillé d'en utiliser au moins 3.

• Densité de support dense :C'est la densité des dernières couches de support en contact avec la pièce. Des valeurs supérieures à 30 % sont généralement utilisées pour les substrats non solubles et supérieures à 80 % pour les substrats solubles.

• Séparation verticale :C'est la distance entre la dernière couche du support et la première couche de la pièce. Généralement, l'équivalent d'une couche est utilisé lorsque des supports non solubles sont utilisés et de zéro lorsque des supports solubles sont utilisés.

Dans le cas des imprimantes à double extrudeuse, il est possible de sélectionner des extrudeuses différentes pour le substrat et pour le substrat dense. Ceci est d'une grande aide pour économiser de la matière soluble (généralement à un coût plus élevé) et du temps lors de la solubilisation des substrats. Il convient donc de sélectionner la même extrudeuse qui imprime la pièce pour le support, et l'extrudeuse à matière soluble uniquement pour le support dense. Ainsi, lorsque cette interface est dissoute, le reste du support se détache facilement de la pièce sans qu'il soit nécessaire de le dissoudre. Avec cette configuration, il est recommandé d'utiliser au moins 5 couches de support dense avec une séparation égale à zéro.

Problèmes courants avec les supports solubles

Les matériaux solubles, et en particulier les matériaux solubles dans l'eau, sont souvent plus difficiles à imprimer. Certains des problèmes courants sont :

• Humidité :Cela ne concerne que les matériaux solubles dans l'eau. Ces matériaux sont particulièrement sensibles à l'humidité, ils doivent donc être stockés dans des conditions adaptées. De plus, il est conseillé d'utiliser des boîtes hermétiques ou des déshydratants lors de l'impression, car ils peuvent s'hydrater en quelques heures. La conséquence la plus courante d'un filament de support humide est le colmatage de la hotend.

• Mauvaise adhérence :Il est très important de sélectionner un matériau de support compatible, non seulement en termes de température mais aussi en termes d'adhérence. Lors de l'impression d'un porte-à-faux, le support sert de base, donc une mauvaise adhérence entraînera une défaillance avec des conséquences similaires à celles causées par des problèmes d'adhérence dans la base d'impression. Dans le cas des filaments hydrosolubles, l'humidité provoque également une perte d'adhérence de la matière, ce qui est particulièrement fréquent avec le PVA.

• Jams :Comme mentionné ci-dessus, l'une des principales conséquences d'un support de filament humide est les bourrages, mais ce n'est pas la seule cause. Maintenir le hotend à des températures élevées sans imprimer pendant une longue période peut également provoquer des bourrages. Par conséquent, lorsque les changements d'extrudeuse ne sont pas fréquents, il est conseillé de réduire la température de l'extrudeuse inactive de 30 °C.

Remarque :Ce guide aborde les concepts de manière générale et ne se concentre pas sur une marque ou un modèle en particulier, bien qu'ils puissent être mentionnés à un moment donné. Il peut y avoir des différences importantes dans les procédures d'étalonnage ou de réglage entre les différentes marques et modèles, il est donc recommandé de consulter le manuel du fabricant avant de lire ce guide.