La vraie vitesse de l'impression 3D : De quelques minutes à plusieurs heures

L'une des premières questions qu'on se pose en entrant dans le monde de l'impression 3D est « Combien de temps pour imprimer XYZ ? » La réponse peut aller de quelques minutes à plus de 24 heures, ce qui n'est évidemment pas l'énoncé le plus utile que vous ayez entendu dans votre vie. Néanmoins, je peux ajouter des informations utiles à cette réponse médiocre, insatisfaisante et probablement pédante.

Le temps qu'une imprimante de bureau (amateur) met pour finir un modèle dépend principalement de la vitesse de déplacement de l'extrudeur, de la hauteur de couche, de la largeur de ligne, du pourcentage de remplissage et de la nécessité (ou non) de supports. Il va sans dire que le déterminant le plus important est le volume pur de l'objet que nous voulons imprimer.

Si tout ce que vous voulez est une réponse claire et spécifique, le temps pour imprimer un Benchy de 13 g et 15,5 cm³ est d'environ 60 minutes avec des paramètres d'imprimante moyens.

Le Benchy est le petit bateau préféré des amateurs pour tester la qualité de l'imprimante. Je ne fais pas exception, c'est pourquoi je l'utiliserai comme exemple pour le reste de cet article.

Maintenant que vous savez déjà quoi dire à vos amis quand ils vous demandent combien de temps il faut pour imprimer un petit bateau aléatoire et inutile, nous pourrions techniquement arrêter d'écrire/lire cet article et continuer nos vies ! Dans le cas peu probable où vous choisirez de rester et de continuer à lire, je vais essayer d'en valoir la peine et de vous donner quelques trucs de plus à leur dire. Assurons-nous de les laisser sans voix (ou morts d'ennui) !

Principaux déterminants de la vitesse d'impression 3D

Nous parlerons plus en détail de chacun des principaux moteurs de la durée d'impression, et si vous voulez tester l'impact de chacun d'eux, vous pouvez télécharger un trancheur (comme Ultimaker Cura). En changeant chaque paramètre et en tranchant, le logiciel vous donnera une durée d'impression estimée. Vous n'avez même pas besoin d'avoir une imprimante 3D pour faire cela.

En fait, construisons un tableau des différentes durées d'impression de notre sympathique Benchy sous différentes vitesses d'impression et hauteurs de couche ! Comme point de départ, j'utiliserai les paramètres « Brouillon » de Cura :

Durée d'impression du Benchy (en minutes)

Comme vous pouvez le voir, les paramètres jouent un rôle énorme dans la détermination du temps d'impression. Dans notre exemple simple, nous pouvons nous attendre à obtenir un Benchy en seulement 37 minutes ou en près de trois heures. Il convient également de noter que le scénario d'impression le plus rapide que nous avons considéré devrait donner un Benchy d'apparence acceptable.

Vous pouvez faire la même chose en téléchargeant Benchy depuis Thingiverse.

Vitesse de déplacement de l'extrudeur

Pour des raisons évidentes, la vitesse de déplacement de l'extrudeur est l'un des principaux facteurs qui déterminent le temps global que notre imprimante mettra à produire la pièce de plastique désirée. Elle a une relation linéaire avec la vitesse d'impression, ce qui signifie que si nous doublons la vitesse de déplacement, nous diviserons roughly par deux notre temps d'impression.

Il n'y a pas de repas gratuit ici, cependant. Nous ne pouvons pas augmenter la vitesse d'impression à l'infini et nous attendre à ce que notre petit bateau reste aussi beau que toujours. Selon l'imprimante, nous pouvons nous attendre à de bons résultats en réglant le déplacement à 50 mm/s. Certaines imprimantes FDM haut de gamme peuvent imprimer à 150 mm par seconde sans trop de perte de qualité.

Si vous voulez trouver la vitesse maximale parfaite de votre imprimante, vous avez déjà une raison de commencer à imprimer vos propres bateaux Benchy. Commencez à 35 mm/s et, si c'est réussi, augmentez l'impression suivante de 5 ou 10 millimètres par seconde jusqu'à trouver le point idéal.

Si vous forcez votre imprimante à bouger comme Usain Bolt, elle n'explosera pas, mais vous devez être prêt à voir du ghosting/ringing, de la sous-extrusion, une faible adhérence entre couches et une qualité globalement médiocre, car l'augmentation de la vitesse s'accompagne de ses inconvénients inévitables.

Hauteur de couche

Une autre caractéristique qui a une relation roughly linéaire avec le temps d'impression est la hauteur de couche. Doubler votre hauteur de couche de 0,1 mm à 0,2 mm réduira le temps où vous fixez votre imprimante de 50 %.

* Astuce pas vraiment pro : au lieu de seulement regarder votre impression se matérialiser, vous pouvez aussi sortir et regarder l'herbe pousser (elle change aussi de taille, bien que beaucoup plus lentement).

Pour la taille de buse standard de 0,4 mm, une imprimante 3D bien calibrée devrait pouvoir imprimer à une hauteur de couche de 0,05 mm. Les résultats peuvent être incroyablement gratifiants. Les petites hauteurs de couche sont particulièrement adaptées aux amateurs intéressés par l'impression de petites figurines détaillées.

Si vous voulez pousser la qualité de détail encore plus loin, envisagez de changer votre buse de 0,4 mm pour une de 0,25 mm. Ce changement rapide et peu coûteux peut donner des résultats incroyables.

D'un autre côté, si vous avez la patience d'un enfant de cinq ans (ou la mienne), vous pouvez régler la hauteur de couche jusqu'à 0,32 mm avec la même buse et terminer vos impressions en un rien de temps.

Pourcentage de remplissage (Infill)

Je recommande généralement d'ajouter un remplissage à la plupart de nos impressions pour les rendre plus résistantes. Bien sûr, comme c'est le cas pour la plupart des paramètres d'une impression, le pourcentage de remplissage a aussi des inconvénients potentiels : il nécessite plus de filament et prend plus de temps à imprimer. C'est particulièrement vrai pour les modèles qui ont beaucoup de volume intérieur.

Dans l'image ci-dessous, je montre à quoi ressemblent différents pourcentages de remplissage. Au fil du temps et à mesure que vous devenez plus expérimenté dans l'impression et le réglage des paramètres, vous conclurez qu'un remplissage de 12 % à 20 % suffit pour obtenir une impression solide et résistante sans ajouter trop de temps d'impression au travail.

Vous devriez rester dans la plage de 0 % à 60 % de remplissage. Les pourcentages au-dessus de ce seuil ont peu ou pas de gains de résistance, au prix de temps d'impression obscènes. En estimation, la plage de 0 % à 20 % convient aux pièces non fonctionnelles, tandis que la plage de 20 % à 40 % est là où se situeront la plupart des impressions d'utilisation légère à lourde. Il y a de rares exceptions qui appellent un remplissage de 60 %, évitez cette magnitude sauf si vous pensez clairement que c'est nécessaire.

Si vous voulez regarder une impression qui a clairement échoué à cause (entre autres raisons) d'un remplissage faible, regardez le énorme Benchy de la première photo que j'ai prise.

Supports d'impression

En raison du fonctionnement du Dépôt de Filament Fondu (FDM), il y a un angle maximal auquel un modèle peut être imprimé avant que l'impression ne commence à échouer. C'est parce que chaque nouvelle couche de filament est déposée sur la précédente, ce qui rend indispensable d'avoir quelque chose en dessous sur quoi construire. En règle générale, je recommande de ne pas imprimer d'objets avec des angles supérieurs à 45° sans ajouter de supports.

Pour fournir une référence, voici un rendu d'un testeur d'angle de surplomb populaire :

En plus de montrer le « test de surplomb », je recommande aussi de l'imprimer pour déterminer à quel angle votre imprimante commence à échouer (téléchargement ici). Il vaut aussi la peine de considérer qu'il y a toujours de la marge pour améliorer quelques degrés sans ajouter de supports.

Un imprimeur expérimenté pourra aussi régler le positionnement le plus efficace d'un modèle dans le logiciel de tranchage. La plupart du temps, vous pouvez vous passer de supports en tournant simplement le modèle.

Épaisseur de paroi d'une impression 3D

À moins que vous ne vouliez imprimer en Mode Vase (où seule la partie externe du modèle est imprimée en une ligne continue), il est aussi important de connaître les compromis de l'épaisseur de paroi. Par Épaisseur de paroi, je veux dire le nombre de dépôts de filament adjacents que l'extrudeur fait sur chaque partie externe de l'impression pour « construire le mur ». Ce paramètre aura deux conséquences principales :

• Une plus grande épaisseur de paroi équivaut à une impression plus résistante et plus belle.
• Une impression avec des parois épaisses prendra plus de temps à imprimer et consommera plus de filament.

De nombreux paramètres d'imprimante 3D ont plus d'une façon d'être appelés et l'épaisseur de paroi n'est définitivement pas l'exception : selon le logiciel, vous la trouverez sous shells, perimeters, sides ou loops.

L'épaisseur de coque de votre impression est aussi déterminée par la taille de votre buse et vous devriez toujours essayer de la régler comme un multiple du diamètre de la buse (0,4 mm est le plus populaire).

Les paramètres minimum et recommandés que je décris ci-dessous s'appliquent non seulement au filament PLA, mais aussi à l'ABS, au Nylon, au PETG, et à tous les autres filaments.

Si vos parois sont trop fines, il est possible que l'impression ne se termine même pas. Puisque la technologie FDM consiste à imprimer chaque couche sur la précédente, une couche fine qui n'a pas encore solidifié est sujette à s'effondrer lorsque la couche suivante est déposée. En minimum absolu, elle devrait être de 0,8 mm d'épaisseur (deux périmètres). C'est un bon réglage pour une impression qui n'est pas la finale mais seulement un test intermédiaire de votre processus de conception itératif.

Exagérer l'épaisseur peut aussi être contre-productif, car cela créera plus de contraintes internes et peut mener au warping. Si vous avez la durabilité et la qualité d'impression globale en tête, vous devriez envisager une paroi de 1,6 mm d'épaisseur composée de quatre périmètres.

Conclusion

L'impression 3D n'est pas rapide, en fait c'est lent comme l'enfer, mais nous pouvons augmenter la vitesse à laquelle notre imprimante travaille en ajustant un peu les paramètres.

Il y a quelques imprimantes modernes capables d'imprimer beaucoup plus vite que la vitesse standard de 50 mm/s à laquelle la plupart des imprimantes impriment, comme la Voron 2.4 qui peut imprimer jusqu'à 350 mm/s (oui, 7 fois plus vite) et avec une qualité fantastique.

La plupart des makers optent pour l'impression de nuit, surtout avec les impressions qui prennent environ 20 heures, assurez-vous juste de prendre les précautions nécessaires quand vous le faites.

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