Faut-il utiliser un plateau chauffant pour imprimer du PLA ? Avis d'experts et conseils pratiques

Vous venez de débuter dans l'impression 3D et vous avez acheté du filament PLA, réputé pour être le plus facile à imprimer. Vous découvrez ensuite que le plateau de votre imprimante peut être chauffé et vous vous demandez : « Dois-je utiliser un plateau chauffant avec du PLA ou non ? »

C'est la question à laquelle je vais répondre aujourd'hui, mais la réponse n'est pas un simple « oui » ou « non », car elle dépend de plusieurs facteurs.

Sans plus attendre, commençons.

Le PLA a-t-il besoin d'un plateau chauffant ?

Le PLA s'imprime à une température relativement basse, ce qui limite le risque de déformation (warping). Bien qu'il soit possible d'imprimer sans plateau chauffant dans la plupart des cas, augmenter la température du plateau améliore l'adhérence de la première couche, ce qui se traduit par une meilleure qualité d'impression et moins de déformation globalement.

L'une des principales raisons d'utiliser un plateau chauffant est de remédier à une mauvaise adhérence de la première couche, qui peut entraîner le détachement complet de l'impression de la surface de construction, ainsi que le warping. Ce phénomène est plus fréquent avec l'ABS qu'avec le PLA, mais un plateau chauffant peut réduire encore davantage les risques de warping.

Qu'est-ce que le warping ?

Le warping se produit lorsque les différences de température entre les couches de plastique extrudé sont trop importantes, créant des tensions internes dans le modèle. Lorsque ces tensions deviennent trop fortes, les couches inférieures se déforment ou se soulèvent, faisant remonter les coins du modèle vers le haut, ce qu'on appelle communément warping.

Cependant, le warping est moins problématique avec le PLA qu'avec l'ABS, mais un plateau chauffant améliore tout de même la cohérence globale de l'impression et facilite l'adhérence au plateau.

Bien que le PLA puisse être imprimé sans plateau chauffant, celui-ci améliore l'adhérence et empêche l'objet de bouger et de gâcher l'impression.

Les plateaux chauffants préviennent le warping en maintenant le plastique au chaud pendant l'impression, conservant le matériau proche de sa température de transition vitreuse ou légèrement en dessous (bien que l'adhérence la plus forte soit obtenue en allant légèrement au-dessus, mais nous y reviendrons). Pour le PLA, cette température est de 60 à 65 °C, donc chauffer le plateau à environ 55-60 °C devrait donner d'excellents résultats.

Cela vous donne les meilleures chances de réussite. Toutefois, comme mentionné précédemment, le PLA peut également être imprimé sans plateau chauffant, et dans la plupart des cas, sans problème.

Avantages de l'utilisation d'un plateau chauffant

Il existe de nombreux avantages à utiliser un plateau chauffant en impression 3D, notamment avec des matériaux comme l'ABS, et même s'il n'est pas strictement nécessaire pour le PLA, il présente des avantages certains :

Il améliore l'adhérence de la première couche au plateau

Selon une étude scientifique mesurant les différences d'adhérence avec un plateau chauffant et non chauffant, pour du PLA imprimé sur verre et feuille PI jusqu'à 60 °C, on observe une augmentation constante de la force d'adhérence, attribuable à une mobilité accrue des chaînes du filament déposé à des températures plus élevées.

Un fait intéressant : l'adhérence augmente encore davantage en passant de 60 °C à 70 °C. Cependant, 70 °C semble être la limite, car au-delà, l'adhérence chute rapidement de 50 à 60 %.

Le comportement d'adhérence de l'ABS sur verre ou film PI suit une tendance similaire à celle du PLA. Les forces d'adhérence augmentent avec la température de manière non-linéaire, avec un maximum légèrement au-dessus de la température de transition vitreuse (légèrement au-dessus de 105 °C).

En résumé, un plateau chauffant améliore l'adhérence au plateau, et pour une adhérence maximale, chauffez le plateau juste au-dessus de la température de transition vitreuse.

Il aide à éviter le warping

Comme mentionné précédemment, le warping survient parce que les différences de température entre les couches de plastique extrudé sont trop importantes, créant des tensions internes. Lorsque celles-ci deviennent trop fortes, les couches inférieures se déforment ou se soulèvent, faisant remonter les coins du modèle.

Chauffer le plateau empêche le matériau déposé de refroidir trop vite, du moins pour les premières couches, ce qui augmente drastiquement l'adhérence, mais aussi, puisque le plastique se rétracte en refroidissant, cette rétraction crée des tensions au fur et à mesure de l'impression et peut finir par causer du warping (recourbement et séparation du plateau).

Essentiellement, un plateau chauffant n'améliore pas seulement l'adhérence, il empêche cette rétraction du matériau, ce qui élimine ou réduit au moins le risque de warping.

Il convient de noter que cela se produit principalement avec des matériaux nécessitant une chaleur extrême pour s'imprimer, comme l'ABS, et ce n'est généralement pas un gros problème avec le PLA.

Mais si vos impressions PLA se détachent du plateau ou souffrent de warping, envisagez de chauffer le plateau.

Comment résoudre les problèmes de warping ?

Il existe plusieurs façons de gérer le warping, dont l'une a déjà été mentionnée :

1. Nivelez votre plateau et ajustez la hauteur de la buse : La première couche est la plus importante et détermine la qualité de l'impression. Un bon nivellement du plateau et de la hauteur de buse assure une bonne adhérence de la première couche.
2. Augmentez la température du plateau : Comme je viens de le dire, chauffer le plateau à la température de transition vitreuse du filament utilisé améliore drastiquement l'adhérence.
3. Utilisez des produits externes pour améliorer l'adhérence : Bâton de colle, laque, ruban Kapton, feuilles PEI, ruban de masquage, etc. peuvent tous aider à améliorer l'adhérence des couches. Plus de détails dans un instant.
4. Imprimez avec un Brim ou un Raft : Les brims maintiennent les bords de votre pièce, ce qui peut prévenir le warping et aider à l'adhérence. Les rafts (surtout utilisés avec l'ABS) aident contre le warping et l'adhérence, ainsi que pour stabiliser les modèles à petite surface d'appui.

Inconvénients de l'utilisation d'un plateau chauffant

L'impression avec un plateau chauffant devrait se passer sans problème si la température est réglée dans la plage recommandée de 50 à 60 °C pour le PLA, ou, comme mentionné dans l'étude citée plus haut, si vous voulez la meilleure adhérence possible, réglez la température du plateau à 70 °C.

Cependant, ce n'est pas si simple, car augmenter trop la température du plateau peut causer un autre problème connu sous le nom de « pied d'éléphant » (elephant's foot), qui est un gonflement visible de la première couche.

Le pied d'éléphant peut survenir pour plusieurs raisons, comme une température de plateau trop élevée, l'impression sans raft, ou lors de l'impression de grands objets, car le poids de l'impression appuie sur cette première couche et la fait « gonfler » vers l'extérieur.

Quelles sont les solutions au pied d'éléphant ?

1. Nivelez votre plateau et ajustez la hauteur de la buse : C'est la première et la plus importante étape, car la première couche peut être écrasée contre le plateau si la buse est trop proche.
2. Baissez la température du plateau : Plus la température du plateau est élevée, plus les risques de pied d'éléphant augmentent. Baissez la température de 5 °C à la fois et observez le résultat. Si vous la baissez trop et que le problème persiste, la cause peut être ailleurs.
3. Imprimez avec un raft : Le raft subira le problème, mais votre modèle 3D restera intact.
4. Modifiez votre modèle : Ajoutez un petit chanfrein à 45° au bas de l'impression, ce qui compensera le gonflement.

Température idéale du plateau chauffant pour le PLA

Le PLA n'a généralement pas besoin d'être imprimé avec un plateau chauffant, mais si vous n'arrivez pas à le faire adhérer correctement ou s'il a tendance à warper, essayez de régler la température du plateau aussi proche que possible de la température de transition vitreuse du PLA (60 °C).

En substance, vous voudrez chauffer le plateau autour de 60 °C ou moins, car vous voulez augmenter l'adhérence sans risquer le pied d'éléphant.

Si, pour une raison quelconque, l'impression n'adhère pas ou warpe, vous pouvez essayer de monter la température du plateau vers 70 °C, qui est la température à laquelle le PLA adhère le mieux au plateau (selon l'étude citée).

Qu'est-ce que la température de transition vitreuse ?

En chimie, la température de transition vitreuse (Tg) est la température à laquelle un matériau passe d'un état rigide et cristallin à un état amorphe vitreux. En d'autres termes, c'est la température à laquelle un solide change ses propriétés physiques, passant de dur à caoutchouteux ou malléable, sans fondre.

La température de transition vitreuse du PLA est de 60-65 °C, ce qui signifie qu'à ces températures, il passe d'un état solide à un état plus « caoutchouteux ».

Il convient de noter que la température de transition vitreuse et la température de fusion sont deux choses complètement différentes, la température de fusion étant le passage du solide au liquide, tandis que la température de transition vitreuse est le passage à un état caoutchouteux et malléable.

Comment augmenter encore l'adhérence au plateau avec le PLA

En supposant que vous ayez déjà essayé de chauffer le plateau, d'utiliser un raft et un brim pour améliorer l'adhérence et prévenir le warping, mais que rien n'a fonctionné, vous pouvez recourir à d'autres matériaux qui devraient aider.

1. Bâton de colle : Très facile à utiliser ; appliquez-le simplement sur la surface d'impression et c'est parti ! Vous êtes prêt à imprimer !
2. Laque : La laque adhère mieux sur un plateau déjà chauffé, donc chauffez d'abord le plateau, puis vaporisez-la sur la surface de construction.
3. Feuilles PEI : Le PEI est stratifié et peut être facilement placé sur n'importe quelle surface d'impression. Il est facile à trouver et très abordable. Certains incluent un adhésif double face, ce qui rend l'installation rapide en le collant simplement sur la surface de construction.
4. Ruban Kapton : Le ruban Kapton résiste à des températures extrêmement élevées et est souvent utilisé en électronique pour protéger les composants lors du soudage, ce qui le rend idéal pour l'impression 3D car il ne se dégrade pas lors du chauffage du plateau.
5. Ruban de masquage : Le ruban de masquage peut aussi bien fonctionner, mais vous devez faire attention lors de l'installation pour ne laisser aucun espace entre les bandes ni aucune zone non couverte, sinon l'impression n'adhérera pas aussi bien.

Conclusion

Je pense avoir clarifié que vous n'avez pas besoin d'un plateau chauffant pour imprimer du PLA, mais les avantages existent.

Essayez par vous-même : imprimez sans chauffer le plateau et voyez comment l'objet adhère. Ensuite, chauffez le plateau au plus près de la température de transition vitreuse du filament (60-65 °C pour le PLA) et voyez s'il y a une différence notable.

J'espère que ces informations vous ont été utiles !

Bonne journée !

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