Choisir la hauteur de couche idéale pour l'impression 3D : Astuces qualité et vitesse

Si vous débutez en impression 3D, vous n'êtes peut-être pas sûr de quelle hauteur de couche utiliser pour vos modèles.

Dans cet article, je couvrirai ce qu'est la hauteur de couche, la relation entre hauteur de couche et diamètre de buse et en quoi ils diffèrent, car il y a beaucoup de confusion sur ce sujet, et je couvrirai quelles sont les meilleures hauteurs de couche en général, selon l'application (qualité, résistance, vitesse, etc.).

Alors, sans plus tarder, entrons dans le vif du sujet !

Qu'est-ce que la hauteur de couche en impression 3D ?

La hauteur de couche, aussi appelée résolution ou détail, est la hauteur de chaque couche individuelle de plastique extrudé sur une impression 3D. Plus la hauteur de couche est basse, plus l'impression sera détaillée car plus de couches seront nécessaires pour compléter le modèle. Par exemple : imprimer un cube 20x20x20 mm avec une hauteur de 0,12 mm aura 166 couches, mais seulement 71 couches avec 0,28 mm.

Quel est le compromis ? Imprimer à une résolution plus haute (hauteur de couche plus basse) augmente drastiquement le temps d'impression car l'imprimante doit déposer deux fois plus de couches ou plus, alors qu'augmenter la hauteur de couche donne des impressions plus rapides avec moins de détail global.

Essentiellement, vous échangez temps d'impression contre détail.

Prenez ces deux Benchy : le gauche à 0,12 mm et le droit à 0,32 mm.

Le Benchy 0,12 mm a imprimé en 3h24 avec 400 couches, le 0,32 mm en 1h26 avec 150 couches. C'est une grosse différence de temps pour juste la hauteur de couche.

Comme vous voyez, le Benchy de droite a beaucoup plus de lignes visibles. C'est surtout noticeable sur le toit et le haut des parois/garde-corps comme un effet d'escalier très visible.

Diamètres de buse et leur effet sur la hauteur de couche

Le diamètre de buse par défaut pour la plupart des imprimantes est 0,4 mm, mais ils vont généralement de 0,2 mm jusqu'à 1 mm. Augmenter le diamètre de buse permet d'imprimer à une hauteur de couche augmentée ainsi que de réduire le nombre de périmètres pour imprimer un mur, car le périmètre lui-même sera plus large. Il faut noter que la hauteur de couche ne doit jamais dépasser 80% du diamètre de la buse (pas de valeur minimum).

Voici un tableau avec les hauteurs de couche recommandées min/max pour chaque diamètre de buse. Il faut noter que les valeurs minimales ne dépendent pas de la buse mais des moteurs pas-à-pas de votre imprimante, c'est pourquoi généralement on ne devrait pas descendre sous 0,04 mm (plus sur ça dans un instant), mais la raison d'une valeur min est qu'imprimer avec haute résolution verticale (basse hauteur de couche) mais grande largeur de ligne minimale (diamètre buse) n'a généralement peu de sens.

Taille buse	Hauteur couche min	Hauteur couche max
0,15 mm	0,04	0,12
0,20 mm	0,05	0,16
0,25 mm	0,06	0,20
0,30 mm	0,08	0,24
0,35 mm	0,09	0,28
0,40 mm	0,10	0,32
0,50 mm	0,13	0,40
0,60 mm	0,15	0,48
0,80 mm	0,20	0,64
1,00 mm	0,25	0,80

En imprimant avec une buse de plus gros diamètre et en augmentant la hauteur de couche, vous pouvez réduire drastiquement le temps d'impression, parfois 3 à 4 fois plus vite.

Maintenant, diamètre de buse et épaisseur de couche ne sont pas la même chose et n'affectent pas le résultat final de la même façon : La hauteur de couche affecte la qualité surtout sur les parties verticales ou inclinées, tandis que le diamètre de buse affecte le niveau de détail surtout sur le plan horizontal, car une buse plus large déposera des couches plus larges, qui ne devraient pas être visibles verticalement.

Essentiellement, une buse plus large dépose des périmètres plus larges et permet d'augmenter la hauteur de couche (jusqu'à 80% du diamètre), résultant en impressions beaucoup plus rapides. Le hic : la qualité sera bien inférieure qu'avec une buse 0,4 mm à 0,12 mm, ou même buses plus petites avec hauteur encore plus basse, mais ça imprime beaucoup plus vite.

À noter qu'utiliser une buse plus large n'affecte pas le temps d'impression en mode « vase », car il doit suivre la même séquence de mouvements.

Quelle est la meilleure hauteur de couche pour l'impression 3D ?

Pour la plupart des impressions 3D, la hauteur de couche idéale est 0,2 mm car c'est un bon compromis entre qualité et vitesse, pour grandes comme petites impressions détaillées, et les lignes de couche ne seront pas trop visibles. Baisser la hauteur donne plus de détail (bon pour petites impressions) mais augmente le temps, et vice versa.

Bien sûr, ça dépend des besoins de votre impression, car c'est très différent d'imprimer une miniature nécessitant des détails complexes à la plus haute résolution possible, et d'imprimer un objet fonctionnel plus grand qui n'a pas besoin d'être beau mais doit marcher.

Meilleure hauteur de couche pour le détail

Plus la hauteur de couche est basse, plus l'impression 3D sera détaillée. Cependant, ce n'est vrai que jusqu'à 0,1 mm, car en dessous (ex: 0,05 mm) n'apportera aucune amélioration visible. Pour la plupart des impressions quotidiennes nécessitant haute résolution, 0,12 mm semble être le sweet spot.

Gardez à l'esprit qu'imprimer à 0,12 mm au lieu du standard 0,2 mm augmentera le temps d'impression pas mal, donc demandez-vous si ce gain de détail vaut le temps supplémentaire.

J'imprime généralement à 0,12 mm quand je veux une finition lisse et détaillée, et à ce stade les couches sont à peine visibles.

Meilleure hauteur de couche pour la résistance

Généralement, une hauteur de 0,1 mm à 0,15 mm donne les résultats les plus résistants et aller au-dessus ou en-dessous réduira drastiquement la résistance. Le diamètre de buse joue aussi un rôle important, car une buse large à basse hauteur de couche fournira la plus large surface de contact, résultant en une meilleure adhérence inter-couches.

Une étude a testé comment différentes hauteurs de couche et diamètres de buse affectent la résistance. Ils ont testé buses 0,4, 0,6, 0,8 mm et hauteurs variables, concluant que plus on augmente la hauteur de couche, plus la pièce devient faible, avec une différence de résistance d'environ 3,5 fois du min au max.

Comme on voit sur l'image, le diamètre de buse joue un rôle majeur car imprimer avec une buse plus large mais à basse hauteur de couche donne une surface de contact plus large pour chaque couche, résultant en une liaison globalement plus forte et donc une impression plus résistante.

Considérer l'orientation des couches

Un objet devant résister à une force, comme un crochet avec traction constante dans le même sens, devrait être imprimé de façon que les lignes de couche soient alignées avec la force appliquée.

Si vous l'imprimez verticalement, les lignes seront horizontales, donc le crochet ne résistera que selon l'adhérence inter-couches.

En l'imprimant sur le côté, les lignes sont alignées avec la force, augmentant la résistance de deux fois ou plus.

Voici une vidéo de CNC Kitchen qui rentre dans les détails extrêmes, je la recommande vivement si vous voulez voir la différence de résistance entre différentes hauteurs de couche et orientations.

De plus, le motif de remplissage a aussi des implications majeures sur la résistance, et selon l'usage, vous devriez utiliser un motif différent.

Meilleure hauteur de couche pour la vitesse

Vitesse d'impression et hauteur de couche sont inversement proportionnelles ; plus la couche est épaisse, plus l'impression est rapide, et plus elle est fine, plus c'est lent. Par exemple, avec la buse standard 0,4 mm, imprimer à 0,32 mm et 0,1 mm est possible et un cube 20x20x20 mm prendra 18 min et 59 min respectivement.

Si vous voulez imprimer le plus vite possible, utilisez la plus grosse buse avec la plus épaisse hauteur de couche possible. Cela réduira dramatiquement le temps au coût d'un détail moindre.

Pour la plupart avec buse 0,4 mm, 0,28 mm ou 0,32 mm devrait être la hauteur max. Au-delà, pour augmenter la vitesse, il faut changer de buse pour un diamètre plus large.

Meilleure hauteur de couche pour le prototypage

Le prototypage doit être rapide vu que les pièces ne sont pas le produit final. La hauteur de couche n'est pas le seul facteur important ; le diamètre de buse, le pourcentage de remplissage et les réglages de vitesse dans le slicer le sont aussi.

En général, vous voudrez utiliser la plus grosse buse possible, le moins de remplissage possible (utilisez cubique si possible car c'est un remplissage 3D fort dans toutes directions), la plus épaisse hauteur de couche et les réglages de vitesse les plus rapides.

Notez qu'en augmentant la vitesse, vous pourriez rencontrer des problèmes : couches précédentes pas solidifiées, ringing/ghosting, mauvaise précision dimensionnelle, etc.

Les réglages de vitesse varieront selon votre imprimante, mais mettre la vitesse périmètre à 100 mm/s et remplissage à 200-250 mm/s devrait être un bon début et réduire drastiquement le temps.

Combien la hauteur de couche importe-t-elle ?

Augmenter la hauteur de couche accélère l'impression car l'imprimante n'a pas besoin de déposer autant de couches pour la même hauteur, mais la résolution et qualité diminuent à cause des couches plus épaisses. Pour une impression lisse et détaillée, une hauteur plus basse est recommandée.

Si vous revenez aux deux Benchy, vous voyez clairement les lignes de remplissage sur celui à 0,32 mm, alors qu'à 0,12 mm elles sont à peine visibles. C'est le plus apparent sur le toit et les garde-corps, avec un clair effet d'escalier.

Plus vous baissez la hauteur, moins les lignes sont évidentes et l'effet d'escalier est moins apparent, mais augmenter la résolution augmente le temps, et il y a un point où baisser encore n'apporte plus d'amélioration significative, mais augmente beaucoup le temps.

En général, 0,12 mm ou 0,1 mm suffisent pour des résultats extrêmement détaillés. Plus bas, vous échangez du temps pour des gains marginaux, s'il y en a.

Calculateur de hauteur de couche optimale pour impression 3D

Prusa a développé un calculateur de hauteur de couche optimale qui vous laisse sélectionner une hauteur où l'axe Z ne bouge qu'en incréments de pas complets. L'axe Z n'est généralement pas activé pendant l'inactivité. Si l'axe est désactivé pendant un micro-pas, il saute au pas complet le plus proche et introduit une erreur.

C'est surtout utile pour machines à vis impériales mais aussi pour hauteurs inhabituelles avec vis métriques.

Entrez quelques paramètres et il vous donnera la hauteur de couche idéale.

Nombres magiques de l'axe Z Ender 3

La hauteur de couche peut être décomposée en « nombres magiques ». Ce sont les hauteurs qui marchent le mieux sur une imprimante particulière.

Pour les modèles Ender 3, les nombres magiques sont par incréments de 0,04 mm car la tige filetée soulève 8 mm par tour, et le fait en 200 pas (par tour).

Divisez 8 mm par 200 et on obtient le nombre magique de 0,04 mm par pas.

Vous voulez rester sur ce nombre magique car alors l'imprimante est à la même position relative à chaque pas en montant, augmentant la qualité car l'imprimante sera cohérente dans son mouvement vertical.

Une fois que vous connaissez le nombre magique, vous pouvez faire des variations :

• 0,24 mm
• 0,20 mm
• 0,16 mm
• 0,12 mm
• 0,08 mm

Avant, il fallait les configurer manuellement dans le slicer car les réglages standards mettaient les hauteurs à 0,1 mm, 0,15 mm, etc. qui ne sont pas des multiples de 0,04 mm.

Maintenant la plupart des slicers, comme Cura dans ses versions récentes, ont des hauteurs cohérentes avec ce « nombre magique », comme 0,12 mm pour détail fin ou 0,28 mm pour détail grossier, et tout ça marche parfaitement avec n'importe quelle Ender 3 (et toute imprimante qui bouge à 0,04 mm par pas).

Problèmes associés aux différentes hauteurs de couche

Comme mentionné, imprimer avec grosse buse et couches épaisses accélère l'impression, mais le modèle aura l'air mauvais et pourrait être moins résistant car les couches n'ont pas autant de surface de contact pour adhérer.

De l'autre côté, aller avec des couches extrêmement fines, comme 0,05 mm, peut résulter en perte de qualité et imperfections diverses, ainsi qu'un temps d'impression incroyablement long même pour les plus petits objets.

Si vous décidez d'imprimer à très haute résolution (basse hauteur), sauf si vous nivelez le plateau à la perfection, vous pourriez trouver que vos impressions n'adhèrent pas vraiment.

Dans ce cas, je recommanderais d'imprimer une première couche plus large pour bien faire adhérer l'impression, puis régler les couches suivantes à la hauteur désirée.

Conclusion

Il n'y a pas de « taille unique » pour la hauteur de couche car vous voulez l'ajuster selon ce que vous imprimez.

Si vous concevez quelque chose vous-même, prototypage, etc., et devez imprimer plusieurs itérations avant le produit final, imprimez à 0,28 mm (si buse 0,4 mm). Cela assurera une impression rapide et fonctionnelle tout en restant jolie.

Une fois prêt pour le design final, vous pouvez baisser la hauteur de couche.

En général, je recommanderais de rester à 0,2 mm car c'est le sweet spot pour la plupart des impressions 3D, tant en qualité qu'en vitesse.

J'espère que ces informations étaient utiles !

Bonne journée !

Questions Fréquentes

Meilleure hauteur de couche pour buse 0,4 mm

0,2 mm est la hauteur idéale pour une buse 0,4 mm car elle permet un temps d'impression relativement rapide tout en gardant une haute qualité. Noter qu'il n'y a techniquement pas de hauteur minimum car la taille de buse n'affecte que la hauteur maximum autorisée.

Meilleure hauteur de couche pour buse 0,6 mm

0,3 mm est la hauteur idéale pour une buse 0,6 mm car elle offre le meilleur équilibre qualité/temps. Noter qu'il n'y a techniquement pas de hauteur minimum car la taille de buse n'affecte que la hauteur maximum.

Meilleure hauteur de couche pour buse 0,8 mm

0,4 mm est la hauteur idéale pour une buse 0,8 mm car elle offre le meilleur équilibre qualité/temps. Si des temps plus rapides sont requis, 0,5 mm donnera une impression bien plus rapide avec qualité assez similaire à 0,4 mm.

Meilleure hauteur de couche pour Ender 3

La hauteur de couche Ender 3 doit être réglée en multiples de 0,04 mm car c'est ce que le moteur déplace la buse à chaque pas, donc elle doit être à n'importe quel multiple de 0,04 mm, comme 0,08 mm, 0,12 mm, 0,16 mm, 0,2 mm, etc.

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