Équilibrer vitesse et qualité en impression 3D : Réglages optimaux expliqués

Nous voulons tous tirer le meilleur de nos modèles imprimés en 3D, tant en termes de qualité que de vitesse. Le problème, c'est que la plupart du temps, qualité et vitesse ne vont pas de pair, et trouver le point d'équilibre entre les deux demandera quelques essais-erreurs pour chaque imprimante et type de filament.

Dans cet article, je parlerai de l'impact de la vitesse d'impression sur la qualité, des problèmes les plus courants, et de comment trouver les meilleurs réglages.

La vitesse d'impression affecte-t-elle la qualité ?

Plus souvent qu'autrement, la vitesse d'impression a un impact significatif sur la qualité. En règle générale, des vitesses d'impression lentes produisent de meilleures impressions. Atteindre des temps d'impression rapides sans perdre en qualité est possible, mais cela dépendra du type de votre imprimante 3D et de la qualité des matériaux utilisés.

Pourquoi cela affecte-t-il la qualité d'impression ?

Le degré auquel la vitesse d'impression affecte la qualité de votre impression sera lié à la capacité de la machine à gérer cette vitesse donnée. La plupart des imprimantes 3D grand public ne sont pas conçues pour des temps d'impression rapides. Ces machines sont généralement fabriquées avec des matériaux bon marché pour les rendre abordables. En augmentant la vitesse d'impression, ces défauts de conception et de matériaux deviennent plus visibles.

Les mouvements rapides de l'extrudeur génèrent une quantité significative de vibrations, et les résultats sont des impressions de mauvaise qualité. Les configurations Bowden ont moins de poids sur l'extrudeur, sont donc plus stables et atténuent ce problème. Une imprimante 3D de bonne qualité avec une configuration Bowden peut atteindre des vitesses d'impression rapides sans perte de qualité.

Outre la qualité de l'imprimante, nous devons considérer les filaments utilisés. Même si l'imprimante peut gérer une vitesse donnée, le filament ne peut fondre que si vite, limitant ainsi les débits d'extrusion. Différents types de filaments imprimés à la même vitesse donnent des résultats disparates car ils possèdent des propriétés physiques et chimiques différentes.

Meilleurs réglages de vitesse pour l'impression 3D

En impression 3D, les meilleurs réglages varient pour chaque utilisateur car les réglages optimaux dépendent de nombreux facteurs tels que le modèle d'imprimante, le filament et les conditions environnementales.

Vitesse d'impression (Printing Speed)

La vitesse d'impression contrôle la vitesse à laquelle la buse se déplace sur le plateau pendant l'impression. Habituellement, des vitesses lentes produisent de meilleurs résultats car des vitesses élevées peuvent entraîner des problèmes de ringing et de sous-extrusion. Pour trouver les meilleurs réglages de vitesse pour votre machine, téléchargez cette Tour de test de vitesse.

Dans le lien, vous trouverez toutes les instructions pour configurer l'impression de la Tour de test de vitesse. En gros, ce test augmente la vitesse d'impression au fur et à mesure que la tour monte, vous permettant de voir la différence de qualité à une certaine vitesse et de déterminer le meilleur réglage pour votre imprimante.

Vitesse de rétraction (Retraction Speed)

La vitesse de rétraction détermine à quelle vitesse l'imprimante rétracte le filament à travers la buse lors du changement de position d'impression. Cela est fait pour éviter les fuites de filament. Si la vitesse de rétraction est trop basse, vous verrez du stringing et des bavures sur vos modèles. D'un autre côté, si elle est trop haute, les engrenages d'entraînement qui poussent le filament pourraient l'endommager et perturber le flux d'alimentation.

Pour trouver les bons réglages de vitesse de rétraction pour votre imprimante, téléchargez ce Test de rétraction. Imprimez quelques tests, en commençant par une vitesse de rétraction de 25 mm/s, et augmentez-la de 5 mm/s tant que vous voyez de bons résultats. La vitesse qui donne le résultat le plus propre devrait être votre vitesse de rétraction optimale.

Vitesse de déplacement (Travel Speed)

La vitesse de déplacement est la vitesse à laquelle la buse se déplace lorsqu'elle n'extrude pas de filament. Si la vitesse de déplacement est trop élevée, les mouvements de la tête d'impression peuvent générer de sérieuses vibrations qui mènent au ringing, voire au décalage de couches (layer shifting).

Pour obtenir les réglages optimaux de vitesse de déplacement pour votre imprimante, téléchargez ce Test (le même modèle utilisé pour tester la vitesse de rétraction). Pour la première impression, utilisez une vitesse de déplacement de 100 mm/s et si la surface semble bonne, vous pouvez répéter l'impression en augmentant la vitesse de déplacement de 5 mm/s. Vous pouvez répéter le processus jusqu'à ce que vous voyiez des défauts sur la surface.

Vitesse d'impression et durée d'impression

Des vitesses d'impression élevées peuvent réduire drastiquement la durée d'impression. En utilisant le profil Draft de Cura, j'ai tranché un Benchy avec différentes vitesses d'impression pour voir de combien la durée diminue. Voici les résultats :

Vitesse d'impression	Durée d'impression
20 mm/s	164 min
30 mm/s	114 min
40 mm/s	90 min
50 mm/s	76 min
60 mm/s	66 min
70 mm/s	60 min
80 mm/s	55 min
100 mm/s	49 min
120 mm/s	45 min
140 mm/s	42 min

Comme vous pouvez le voir, les premiers incréments de vitesse sont ceux qui ont le plus grand impact sur la réduction de la durée. Cela se produit parce que selon la forme et la taille globale de l'objet imprimé, l'extrudeur pourrait ne pas être capable d'atteindre ces vitesses plus élevées.

Problèmes qui surviennent quand on imprime trop vite

Faible adhérence des couches (Weak Layer Adhesion)

Même si l'imprimante 3D peut gérer une vitesse élevée, le filament a encore besoin de temps pour bien se lier. Au fur et à mesure que le filament est déposé, il doit adhérer au plateau et fusionner avec les autres couches pour maintenir la forme désirée. Si l'imprimante va trop vite, le filament n'a pas le temps de créer un lien fort, résultant en une faible adhérence des couches.

Décalage de couches (Layer Shifting)

Lors de l'impression à haute vitesse, il y a une chance que les moteurs des axes X, Y, Z échouent à cause du stress excessif et déplacent une couche. Cela se produit parce que les moteurs sont forcés de bouger à une vitesse plus élevée qu'ils ne peuvent gérer. Le décalage de couches peut se produire progressivement ou comme un grand déplacement unique.

Remplissage faible, Sous-extrusion (Weak Infill, Under-Extrusion)

Si nous imprimons trop vite, l'extrudeur pourrait ne pas suivre et finir par extruder moins de filament que le logiciel ne le pense. Cette sous-extrusion produit généralement un remplissage faible et affaiblit ainsi la structure globale de l'objet imprimé, car il peut facilement se casser. On peut identifier ce problème si on voit que les couches sont trop fines et que le remplissage est filandreux.

Ringing (Fantômes)

Lorsque l'imprimante se déplace trop vite et doit faire un changement brusque de direction, comme dans un coin net, l'inertie de l'extrudeur peut causer une quantité considérable de vibrations qui causent le ringing. Le ringing est un défaut visible d'un motif de lignes indésirables sur la surface de l'objet imprimé en 3D.

Ponts (Bridging)

Une vitesse d'impression élevée peut diminuer la qualité des ponts. Chaque fois qu'une impression doit relier deux colonnes avec une extrusion de filament en suspension (bridging), le filament a besoin de temps pour adhérer à la couche précédente. Si l'extrudeur se déplace trop vite, le filament ne pourra pas adhérer à temps pour combler l'écart.

Autres moyens d'obtenir des temps d'impression plus rapides

Utilisez une buse plus large

Avec une buse de plus grand diamètre, vous sacrifiez la qualité du détail en échange d'une réduction de la durée d'impression, car une buse plus large permet d'extruder plus de filament à la fois.

Imprimez avec une hauteur de couche plus épaisse

Plus la hauteur de couche de votre objet est épaisse, moins il y a de couches à imprimer pour finir votre impression. L'inconvénient des hauteurs de couche plus épaisses est la perte de résolution de votre modèle.

Réduisez le pourcentage de remplissage et le nombre de parois

Réduire le pourcentage de remplissage et le nombre de parois diminue la solidité globale d'un objet imprimé. En diminuant ces réglages, la quantité de matériau extrudé est réduite, donc on obtient des temps d'impression plus rapides.

Le type de filament affecte-t-il la vitesse d'impression ?

Le type de filament utilisé joue un rôle important dans la vitesse d'impression. Les propriétés physiques et chimiques varient pour chaque type de filament, et donc les vitesses d'impression recommandées pour chacun.

Voici de bonnes vitesses d'impression pour certains des filaments les plus couramment utilisés :

Filament	Vitesse
ASA	20 / 50 mm/s
ABS	40 / 80 mm/s
PETG	40 / 90 mm/s
PLA	30 / 90 mm/s
NYLON	40 / 60 mm/s
HIPS	25 / 55 mm/s
TPU	10 / 30 mm/s

Gardez à l'esprit que vous devriez toujours vérifier votre bobine de filament pour les meilleurs réglages de vitesse, car ces réglages peuvent changer selon le fabricant.

À quelle vitesse une imprimante 3D peut-elle imprimer ?

Comme je l'ai dit précédemment, la vitesse maximale qu'une imprimante 3D peut atteindre dépend de la qualité de ses composants. Pour la plupart des imprimantes FDM grand public, la vitesse moyenne est d'environ 40 mm/s à 80 mm/s, tandis que certaines meilleures peuvent atteindre 100 mm/s à 150 mm/s.

Je voudrais faire une mention spéciale du projet VORON. C'est un projet non commercial qui donne aux utilisateurs la possibilité de construire leur propre imprimante. Les plans sont open-source gratuits et ces machines merveilleusement conçues peuvent atteindre des vitesses d'impression impressionnantes. La documentation de construction est excellente et vous pouvez télécharger le manuel d'assemblage depuis leur site web.

Réglages de vitesse pour Ender 3 (Pro et V2)

Comme l'Ender 3 est une imprimante si populaire, j'ai décidé de faire quelques tests de vitesse ainsi que des benchys et des cubes de calibrage à différentes vitesses pour découvrir à quelle vitesse je pouvais imprimer de manière fiable sans trop compromettre la qualité.

Voici comment les impressions se sont passées (l'appareil photo de mon téléphone n'est pas le meilleur pour détecter le ringing et le ghosting, vous devrez peut-être me croire sur parole quant à laquelle s'est mieux passée) :

Test de vitesse :

Bien que ce ne soit pas évident sur l'image, à 200 mm/s il n'y avait absolument pas de ghosting et 40 mm/s était très similaire. Cependant, à partir de 60 mm/s, on voit clairement plus de ghosting.

En regardant la même impression sur les côtés, la hauteur où elle a été imprimée à 20 mm/s et 40 mm/s est un peu plus lisse que toutes les autres parties.

Test Benchy :

Bien que ce ne soit pas très apparent sur cette image, le Benchy imprimé à 90 mm/s avait un peu plus de ghosting et quelques légers gonflements des lignes de couches, mais la différence n'était pas aussi noticeable que prévu.

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