Comment corriger la séparation des couches en impression 3D : Améliorer l'adhérence et prévenir la délamination

Lors de l'impression, vos modèles se fissurent-ils et les couches se séparent-elles ? C'est ce qu'on appelle communément séparation des couches ou délamination et c'est essentiellement causé par une mauvaise adhérence entre les couches.

Dans cet article, je vais passer en revue ce qu'est la délamination des couches, pourquoi cela se produit, et comment la résoudre.

Alors, sans plus attendre, commençons !

Délamination ou séparation des couches, qu'est-ce que c'est ?

L'impression 3D FDM fonctionne en construisant un objet couche par couche, où la dernière couche est imprimée sur la précédente. Si l'adhérence entre les couches n'est pas assez forte, la pièce peut se fendre ou se séparer à différents endroits, ce qui se voit sous forme de coupures ou de fissures à l'extérieur de l'impression.

C'est souvent le cas avec l'ABS car il se contracte en refroidissant et cela peut parfois séparer les couches s'il n'est pas imprimé avec une enceinte ou un plateau correctement chauffé.

Regardons de plus près pourquoi la séparation des couches se produit ;

Pourquoi la séparation des couches se produit-elle ?

La séparation des couches se produit lorsque l'objet 3D se fissure à cause des forces exercées par le plastique lorsque les couches refroidissent à des vitesses différentes, créant une force généralement appelée « warping » au milieu de l'impression, qui dépasse l'adhérence des couches et les sépare.

Bien que réparer une impression déjà fissurée ne soit pas possible, il est assez facile de s'assurer que cela ne se reproduise pas avec quelques étapes simples, alors jetons un coup d'œil rapide maintenant.

Comment résoudre la séparation des couches

Dans la plupart des cas, cela se résume à imprimer avec une enceinte car cela empêchera la pièce de refroidir de manière inégale et en réglant correctement la température du plateau. Cela devrait résoudre le problème dans la plupart des situations.

Cependant, voici une liste avec toutes les solutions possibles pour traiter la séparation des couches et améliorer l'adhérence inter-couches.

Utilisez une enceinte

Ce qu'une enceinte fera, c'est aider à stabiliser la température à l'intérieur de l'imprimante 3D, ce qui empêchera les pièces de refroidir trop vite, ce qui réduira à son tour le risque de warping et de séparation des couches.

Toutes les imprimantes ne viennent pas avec des enceintes, mais vous n'avez pas nécessairement à acheter une imprimante qui en a une ou même à acheter une enceinte, car vous pouvez en faire une vous-même. Assurez-vous simplement que les matériaux utilisés pour l'enceinte ne sont pas inflammables. Vous pouvez aussi acheter une enceinte aux dimensions standard pour la plupart des imprimantes !

Si vous voulez construire une enceinte vous-même, suivez ce guide qui va très en profondeur.

Note : La plupart des enceintes ne sont pas chauffées activement mais gardent plutôt la chaleur produite par le plateau et la buse à l'intérieur, et cela suffit généralement à résoudre tout problème lié au plateau chauffant.

J'ai écrit un article entier sur pourquoi vous pourriez vouloir envisager d'imprimer avec une enceinte, que vous pouvez trouver ici.

Réduisez la hauteur de couche

Lors de l'impression avec une hauteur de couche plus faible, il y a une surface de contact plus large, ce qui signifie que le lien entre chaque couche sera beaucoup plus fort que si vous l'imprimiez à une hauteur plus grande. Si les couches de votre impression adhèrent mal, alors baisser la hauteur de couche renforcera ce lien.

Comme vous pouvez le voir sur l'image liée ci-dessus, diminuer l'épaisseur de couche améliore drastiquement la surface de contact entre chaque couche, ce qui se traduit directement par une meilleure solidité pour vos impressions.

Hauteurs de couche les plus fortes : 0,1 mm jusqu'à 0,15 mm.

J'ai écrit un article entier qui va en profondeur sur quelle est la meilleure hauteur de couche pour l'impression 3D, tant en termes de solidité que de détail, alors assurez-vous de le consulter.

Augmentez la température d'impression

Le plastique colle beaucoup mieux plus il est chaud et si les couches de votre impression ne se lient pas correctement et se séparent, alors augmentez la température d'impression. Par exemple ; l'ABS imprime généralement autour de 220-235 °C ce qui créera un bon lien entre les couches, imprimer en dessous, disons 200 °C, donnera très probablement des impressions faibles.

Vérifiez toujours les instructions sur le filament que vous avez acheté pour savoir à quelle température il doit être imprimé pour de meilleurs résultats, mais si vous sentez que l'adhérence des couches pourrait être meilleure, essayez de l'augmenter graduellement de 5 °C et faites quelques impressions tests pour voir les résultats.

Voici un tableau avec les températures d'impression idéales pour la plupart des filaments ainsi que leur température de plateau chauffant, température de transition vitreuse, et plus.

Filament	Température buse	Temp. transition vitreuse Tg (°C)	Temp. fusion Tm (°C)	Temp. plateau chauffant	Risque warping	Facilité d'utilisation
PLA	180–230 °C	60-65	155	60 °C (pas requis)	Faible	Facile
ABS	230–250 °C	105	210	~100 °C	Modéré	Intermédiaire
PETG	230–250 °C	80-82	200	~100 °C	Faible	Facile
Nylon	230–260 °C	70-80	217	80–100 °C	Modéré	Intermédiaire
ASA	220–250 °C	100	250-260	~100 °C	Faible	Intermédiaire
Polycarbonate	270–310 °C	147	260	90–110 °C	Élevé	Difficile
HIPS	230–250 °C	88-92	180–270	~100 °C	Faible	Intermédiaire
TPE	210–230 °C	60-130	150–210	Pas requis	Faible	Facile

Ajustez le ventilateur de refroidissement

Le ventilateur d'une imprimante 3D refroidit la couche de plastique qui vient d'être déposée, cependant, si elle refroidit trop vite, le plastique nouvellement ajouté ne pourra pas adhérer à la couche précédente aussi fortement, donc baisser la vitesse du ventilateur pourrait potentiellement augmenter l'adhérence des couches et, par conséquent, la solidité de l'impression.

Cela suit le même concept que le point précédent puisque l'augmentation de la température d'impression résultera en un meilleur lien entre les couches et les refroidir trop rapidement pourrait aussi donner le même résultat indésirable.

Note : Faites quelques impressions tests où vous diminuez la vitesse du ventilateur de 10 % à chaque fois jusqu'à atteindre le point optimal.

Augmentez le débit (Extrusion Multiplier / Flow Rate)

Même si votre imprimante ne souffre pas de sous-extrusion, il peut être utile d'augmenter légèrement le débit si les couches n'adhèrent pas correctement, car cela extrudera plus de plastique fondu, et plus il y a de matériau, meilleure est l'adhérence.

La sous-extrusion peut se manifester par des espaces entre les couches de plastique, des couches insuffisamment petites, des couches manquantes, ou même de petits points présents sur l'impression, et la sous-extrusion joue définitivement un rôle important sur la solidité de votre pièce.

Comme tout en impression 3D, lors de l'ajustement du débit (multiplicateur d'extrusion), ne le faites pas drastiquement mais plutôt par petites étapes et testez les résultats.

Par défaut, le débit est de 100 % (ou 1,0), mais comme tous les filaments et imprimantes ne sont pas créés égaux, vous devrez peut-être ajuster cette valeur soit vers le bas, soit vers le haut.

Recommandation : Augmentez le débit par incréments de 5 % et testez les résultats jusqu'à atteindre le point optimal.

Baissez la vitesse d'impression

Tout comme l'augmentation de la température d'impression permettra au plastique nouvellement extrudé de mieux se lier à la couche précédente, baisser la vitesse d'impression aura un effet similaire. Si la tête d'impression se déplace trop vite, le plastique extrudé n'aura peut-être pas assez de temps pour se lier correctement à la couche précédente.

Non seulement cela, mais imprimer à une vitesse plus élevée peut aussi créer tout un tas d'autres problèmes, comme la sous-extrusion (qui affaiblit aussi la pièce), le ringing, des artefacts visibles, et juste une mauvaise adhérence des couches en général.

Recommandation : Baissez la vitesse d'impression par incréments de 5 ou 10 mm/s et testez les résultats jusqu'à atteindre le point optimal.

Utilisez une buse plus large

Le diamètre de la buse affecte la largeur du plastique extrudé. Essentiellement, utiliser une buse de 0,8 mm déposera une bande de plastique deux fois plus large qu'une buse de 0,4 mm et augmentera la surface de contact, rendant l'adhérence entre les couches beaucoup plus forte.

J'ai déjà mentionné qu'utiliser une hauteur de couche plus faible résulte en une adhérence plus forte car cela augmente la surface de contact. Eh bien, si vous augmentez la taille de la buse et gardez la même hauteur de couche faible, toutes les couches auront beaucoup plus de surface de contact pour créer un lien plus fort.

Il convient de noter, cependant, qu'augmenter la taille de la buse donnera des impressions significativement moins détaillées dans le plan horizontal (quand on les regarde de dessus ou de dessous) car les couches sont beaucoup plus larges.

Recommandation : Augmentez la taille de la buse de 0,2 mm et gardez la même hauteur de couche qu'avant et vérifiez les résultats. Vous pouvez toujours passer à une buse plus large si vous avez besoin que l'impression soit plus solide. Vous pouvez aussi acheter cette collection bon marché de buses de toutes tailles (avec quelques outils en plus).

Note importante : Augmenter la taille de la buse peut vous obliger à augmenter la température d'impression. Exemple ; Avec une buse de 1,2 mm, vous devrez peut-être imprimer du PLA standard à 240 °C au lieu de 200-220 °C.

Vérifiez si la buse est bouchée

Le bouchage de la buse signifie que le petit trou à son extrémité se bloque, soit à cause de poussière ou d'autres particules, d'impuretés du filament, de « heat creep », et de l'utilisation de filaments moins courants, comme la fibre de carbone, les plastiques chargés en bois, etc., et ce bouchage entraînera une sous-extrusion (moins de plastique sortant de la buse) ce qui mènera à des impressions plus faibles.

La bonne nouvelle, c'est que réparer une buse bouchée est assez facile, et dans la plupart des cas, comme la plupart d'entre nous imprimons avec du PLA, PETG ou ABS de toute façon, le bouchage n'arrive pas si souvent.

Mais, si votre impression souffre d'une mauvaise adhérence des couches, cela peut être dû à une buse bouchée.

Comment nettoyer une buse bouchée

Il y a plusieurs façons d'aborder ce problème, mais en voici deux assez simples qui ne devraient pas prendre trop de temps et résoudre le problème dans la plupart des cas :

Chauffez la buse puis utilisez une aiguille :

Celle-ci est assez simple et devrait résoudre le problème la plupart du temps.

1. Chauffez la hotend à la température d'impression du filament.
2. En utilisant une aiguille, généralement fournie avec l'imprimante, poussez le filament à travers le trou de la buse dans la hotend.
3. Poussez manuellement le filament et voyez s'il sort de la buse.

Ici, vous n'essayez pas de faire sortir les particules qui bouchent la buse, mais plutôt de les repousser à l'intérieur et de les briser.

Une autre méthode est le « cold pull » (tirage à froid) qui se fait ainsi :

• Étape 1 : Chauffez la buse à 220 °C (si vous veniez d'imprimer du PLA).
• Étape 2 : Insérez un morceau de filament ABS, Nylon, ou tout filament solide avec une bonne résistance thermique, de couleur blanche ou claire.
• Étape 3 : Poussez-le manuellement le plus fort possible.
• Étape 4 : Observez si le filament s'écoule par la buse (si l'obstruction est totale, il n'extrudera peut-être rien).
• Étape 5 : Laissez l'imprimante refroidir à environ 90 °C pour le PLA et 160 °C pour l'ABS. Maintenez la pression pendant le refroidissement.
• Étape 6 : Quand l'imprimante atteint la température la plus basse mentionnée à l'étape 5, retirez le filament rapidement et avec force de la hotend et inspectez la partie semi-fondue du filament. Elle doit avoir un peu de saleté (points noirs). Ces points noirs causaient le blocage.
• Étape 7 : Coupez la partie sale du filament et répétez depuis l'étape 2 jusqu'à ce que le filament ressorte propre.

Conclusion

La délamination des couches n'est pas un aussi gros problème de nos jours car les fabricants d'imprimantes 3D ont trouvé des moyens de l'adresser assez efficacement.

Cependant, si cela vous arrive (plus courant avec l'ABS), essayez de suivre les étapes que j'ai énoncées dans ce guide. La meilleure solution serait d'utiliser une enceinte ou même de couvrir toute l'imprimante avec un sac poubelle, mais cela pourrait être un vrai risque d'incendie.

Si ça ne marche pas, essayez toutes les différentes options que j'ai listées une par une pour pouvoir évaluer correctement quel réglage donne les meilleurs résultats.

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