Combien de temps dure un filament d'imprimante 3D de 1 kg ? Guide pratique

En tant que débutant en impression 3D, cette question vous taraude peut-être depuis des mois. Vous êtes constamment à la recherche de matériaux pour imprimer vos modèles et avez déjà testé l'acide polylactique (PLA), l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS), l'acrylique architecturale (aussi appelée colle brillante), et bien d'autres.

Mais vous vous demandez encore : combien de temps dure 1 kg de filament ? Combien de mètres de filament contient une bobine de 1 kg ? De combien de filament avez-vous besoin pour une impression moyenne ? Combien de modèles pouvez-vous imprimer avec une bobine de 1 kg ? Comment faire durer le filament plus longtemps ? Et quels facteurs peuvent l'influencer ?

Heureusement, dans l'article qui suit, je répondrai à toutes ces questions.

Poids du filament	Densité	Diamètre	Longueur	Prix
1 kg	1,25 g/cm³	1,75 mm	330 m / 1080 pi	20-30 $
		2,85 mm (3,00 mm)	110 m / 360 pi
3 kg	1,25 g/cm³	1,75 mm	990 m / 3240 pi	55-70 $
		2,85 mm (3,00 mm)	330 m / 1080 pi
5 kg	1,25 g/cm³	1,75 mm	1650 m / 5400 pi	90-110 $
		2,85 mm (3,00 mm)	550 m / 1800 pi

Avant de commencer, rappelons que les filaments pour imprimantes 3D FDM de bureau standard sont généralement disponibles en bobines de 1 kg, 3 kg et 5 kg, appelées « bobines » (spools).

Une bobine standard de 1 kg coûte environ 20 à 30 dollars américains. Mais elle peut coûter significativement plus cher dans les pays aux taxes d'importation élevées.

Maintenant, répondons à une question avant d'entrer dans le vif du sujet : Pourquoi ces bobines sont-elles vendues en kg au lieu de mètres/pieds ? La réponse est simple : la longueur de filament dans une bobine dépend de deux facteurs, à savoir la densité du matériau et la section transversale, c'est-à-dire le diamètre du filament.

Laissez-moi vous montrer comment calculer la longueur d'une bobine de filament de 1 kg avec un exemple. Supposons que vous ayez acheté une bobine de filament PLA de 1 kg avec une densité de 1,24 g/cm³ et un diamètre de 1,75 mm. Elle contiendra 252,13 mètres de filament (de nombreux calculateurs en ligne peuvent effectuer ces calculs pour vous). Si le prix de la bobine était de 25 $, cela reviendrait à 9,9 centimes par mètre.

Sans plus attendre, entrons dans le vif du sujet !

De combien de filament avez-vous besoin pour une impression moyenne ?

Autrement dit, combien de fois puis-je imprimer un même objet avec une bobine de 1 kg ?

La méthode la plus simple consiste à calculer (en grammes) le poids de l'objet (y compris ses supports, brims, rafts et jupes) que vous allez imprimer, car vous ne pouvez imprimer exactement que 1 kg de matériau à partir d'une bobine de 1 kg.

Supposons que la coque d'iPhone personnalisée que vous imprimez et vendez en ligne pèse 11,8 grammes. Vous pourrez alors imprimer 1000 / 11,8 = 84 coques d'iPhone si vous utilisez tout le filament sans gaspillage.

De même, supposons que le collier personnalisé que vous fabriquez pèse 5 grammes, vous pourrez alors imprimer 1000 / 5 = 500 colliers. Cela ne concerne que ceux qui souhaitent imprimer le même objet plusieurs fois pour l'offrir à leurs proches ou le vendre en ligne.

Astuce : Si vous imprimez plusieurs objets de la même taille, il est préférable de les imprimer en plusieurs pièces puis de les assembler.

Par exemple, si vous voulez imprimer des pendentifs en forme de boucles d'oreilles (cercle de 3,17 cm de diamètre), n'imprimez pas un seul anneau avec une épaisseur de paroi de 0,8 mm, car lorsque vous le retournez ou le laissez tomber, sa forme va se déformer ; concevez plutôt chaque boucle d'oreille comme un couple de cercles avec un trou partagé sur le bord et assemblez-les.

Comment vérifier la quantité de filament nécessaire dans le logiciel de tranchage ?

Les logiciels de tranchage (slicers) vous indiquent le temps d'impression estimé lorsque vous chargez un fichier de conception (bien qu'il ne soit jamais précis), ils vous indiquent aussi la quantité de filament nécessaire en grammes pour imprimer l'objet (celle-ci est généralement assez précise).

Dans la figure ci-dessous, vous pouvez voir que Cura m'indique qu'imprimer mon objet consommera 582 grammes, soit plus d'un demi-kilo. Pour moi, c'est toujours un signal d'alerte, et j'évite d'imprimer des objets nécessitant près de 500 grammes.

La raison est que cela prendra beaucoup de temps, généralement 1 ou 2 jours (si vous avez une imprimante de bonne qualité, ce ne sera pas un problème de lancer une impression et de laisser l'imprimante la terminer seule), mais le problème est que l'impression pourrait vous obliger à changer de bobine en cours de route, et beaucoup de choses peuvent mal tourner lors de cette opération.

Je parviens généralement à contourner ces problèmes en apportant quelques petites modifications à mon design, ou parfois même en changeant simplement l'orientation de l'objet dans le logiciel de tranchage. Comme vous pouvez le voir ci-dessous, en tournant l'objet horizontalement, la quantité de grammes nécessaire pour imprimer cet objet est passée de 582 grammes à 452 grammes.

En effectuant un si petit ajustement, j'ai pu économiser près de 130 grammes ! Vous devez vous demander comment c'est possible.

C'est simple : en imprimant l'objet horizontalement au lieu de verticalement, il aura besoin de beaucoup moins de supports. J'ai fait un calcul simple : j'avais acheté cette bobine de 1 kg pour 30 $, et en faisant ce petit ajustement, j'ai pu économiser 4 $, soit plus d'un dixième de ce que j'avais payé pour la bobine.

Comment faire durer le filament plus longtemps ?

Il y a quatre façons d'y parvenir, examinons chacune en détail.

1. Réduire la taille des modèles 3D
2. Réduire l'utilisation des brims, rafts et jupes
3. Réduire l'utilisation des supports (si possible)
4. Réduire le remplissage (infill)

1) Réduire la taille des modèles 3D

Chaque fois que les makers impriment quelque chose de grand sans réfléchir soigneusement à la raison pour laquelle ils ont besoin de l'imprimer aussi grand, il y a une perte progressive de détails lorsque vous augmentez la taille, mais il y aura une augmentation dix fois supérieure du coût en matériau, de la consommation de temps, et de bien d'autres choses qui rendent difficile la poursuite de l'impression 3D d'objets plus grands.

Soit n'imprimez pas aussi souvent, soit n'imprimez pas d'objets de grande taille. Il n'y a aucun intérêt à imprimer de gros objets, les plus petits sont tout aussi beaux, sinon plus impressionnants. Si vous pensez que les gens sont impressionnés par les grosses impressions, n'oubliez pas qu'ils le sont aussi par les détails fins et complexes sur des objets plus petits.

Je le répète : il n'y a aucun intérêt à imprimer de gros objets, ils ne devraient être imprimés que lorsque vous devez imprimer un prototype ou une pièce à l'échelle 1:1. Donc, essayez de contrôler vos envies et demandez-vous toujours : « Ai-je vraiment besoin de l'imprimer aussi grand ? »

2) Réduire l'utilisation des brims, rafts et jupes

Une jupe (skirt) est une routine d'extrusion de filament que vous pouvez régler dans votre slicer pour qu'elle s'exécute juste avant le début de votre travail d'impression. Elle consiste en un contour qui entoure votre impression et vise à s'assurer que l'extrudeur est correctement amorcé et qu'un flux constant de filament est extrudé lorsque l'objet commence à s'imprimer.

Une jupe aide également l'utilisateur à déterminer si la machine est bien calibrée. Si vous n'êtes pas satisfait de la qualité des lignes déposées sur le plateau, vous pouvez régler le plateau avant que cela n'affecte votre objet.

Un brim (bordure) consiste en une jupe attachée à votre modèle. Il est utile pour agrandir la surface de la première couche, améliorant ainsi l'adhérence du modèle au plateau. Son attachement au modèle est aussi son principal inconvénient, car vous devez faire attention de ne pas endommager le modèle en retirant le brim.

Enfin, le raft (radeau) est un treillis qui s'imprime sous l'objet. Ainsi, votre modèle ne sera en contact qu'avec le raft et non avec le plateau. Cette fonctionnalité est principalement utilisée pour éviter le gauchissement (warping) lors de l'impression avec de l'ABS. Cela prend du temps à imprimer et consomme une quantité non négligeable de filament, donc ne l'utilisez que lorsque c'est nécessaire.

L'avantage principal des jupes est qu'elles ne consomment pas autant de filament que les rafts et les brims. En revanche, et contrairement aux brims et rafts, les jupes n'améliorent pas l'adhérence des couches. Comme elles ne sont pas attachées à l'objet, elles n'agrandissent pas la surface inférieure.

Soyons clairs, je ne dis pas que vous devez éviter ces fonctionnalités à tout prix. En fait, j'utilise toujours une jupe de 3 lignes sur mon profil par défaut. De plus, lorsque je m'inquiète que l'objet se décolle car il n'a qu'une petite surface de contact, je n'hésite pas à ajouter un brim.

Le point principal à retenir est que vous devez choisir judicieusement quand utiliser un raft, une jupe ou un brim en fonction de l'objet spécifique que vous allez imprimer.

3) Réduire l'utilisation des supports (si possible)

Les nouveaux venus en impression 3D ne reconnaissent souvent pas l'importance des supports. Ils servent de base pour les parties difficiles ou impossibles à imprimer autrement et peuvent même améliorer la qualité d'une impression avancée.

Tout le monde ne peut pas concevoir d'excellents modèles 3D et économiser sur les coûts de filament ; c'est une compétence acquise qui demande du temps et de l'expérience pour être maîtrisée.

Beaucoup de modèles 3D sur Thingiverse ont trop de supports car la recherche Thingiverse ne prend guère en compte la quantité de matériau d'impression gaspillée sur eux. Mais il n'y a aucune raison pour que vous ne fassiez pas de simples ajustements qui peuvent vous faire gagner du temps et de l'argent.

Ce n'est même pas si difficile, comme vous l'avez vu dans l'exemple ci-dessus, j'ai pu économiser 4 $ de filament en tournant simplement mon design de la disposition verticale à la disposition horizontale dans le logiciel de tranchage.

Slic3r et d'autres logiciels de tranchage vous permettent de personnaliser l'épaisseur du matériau de support. C'est une méthode très efficace pour réduire la quantité de matériau nécessaire, ou dans certains cas, vous éviter d'avoir besoin de matériau de support du tout.

4) Réduire le remplissage (infill)

Le remplissage (infill) est la quantité de matériau utilisée à l'intérieur d'un modèle. Lorsque vous sélectionnez le pourcentage de remplissage, c'est le pourcentage de ce matériau qui remplira les espaces entre les parois extérieures de l'impression.

Bien qu'il soit techniquement possible d'imprimer avec 100 % de remplissage, nous avons constaté qu'il y a des avantages à imprimer avec moins. Pour commencer, les pièces qui ont besoin de supports — outils ou autres objets avec des parties en surplomb — s'impriment souvent mieux avec des remplissages plus faibles. En ce qui concerne les pourcentages de remplissage, de nombreux experts déconseillent d'utiliser plus de 50 %. Certains vous encouragent même à rester à 20 % de remplissage et moins.

Mais ce n'est un secret pour personne que les imprimantes à bas coût ont du mal à imprimer des pièces de haute qualité. Avec une grande quantité de remplissage, vous obtiendrez plus de résistance et de durabilité de votre machine, mais vous sacrifierez aussi le temps d'impression global.

Pour la plupart des applications, les pourcentages supérieurs à 50 % ne sont pas nécessaires. Cependant, si vous recherchez la résistance et la durabilité, une construction à 60 % de remplissage devrait suffire pour répondre à vos besoins.

Ces recommandations sont faites pour garantir que vous obteniez une impression solide et stable sans ajouter trop de poids. Cela est particulièrement important lorsque vous imprimez de grands modèles, car ils ont généralement besoin de pas mal de remplissage pour rester robustes.

Le principal problème lorsqu'on essaie de décider quel motif de remplissage utiliser, mais les motifs en nid d'abeille (honeycomb) et hexagonaux sont généralement de bons choix pour cela.

Le remplissage en forme de nid d'abeille est le motif le plus rapide et le moins gourmand en matériau.

Pour créer une figure creuse transparente, nous pouvons utiliser le remplissage pour créer de l'espace tout en gardant une coque extérieure solide. Essentiellement, le remplissage en nid d'abeille est le plus résistant et un bon choix si la solidité est importante pour votre modèle.

Pour les miniatures ou les modèles où la solidité n'a pas beaucoup d'importance, le motif de remplissage hexagonal pourrait être le meilleur choix.

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