Prévenir le gauchissement de la première couche : guide complet pour l'impression 3D

En tant qu'amateur d'imprimante 3D, vous avez dû à un moment donné connaître des premières couches ratées ou laides. Le gauchissement (curling) survient pour plusieurs raisons et peut parfois être difficile à résoudre.

La première couche peut se gauchir à cause de machines non calibrées ou de pressions induites par la température.

Le gauchissement ou le warping se produit en raison du retrait du filament fondu pendant le processus d'impression 3D. Le retrait du matériau fait se soulever les coins de l'impression avant qu'elle ne se détache du plateau de construction.

Également, lorsque vous imprimez du plastique, il se dilate légèrement mais se contracte en refroidissant. Donc, si le matériau se contracte excessivement, il force l'impression à se courber vers le haut depuis le plateau de construction.

Certains matériaux ont tendance à se rétracter plus que d'autres. Par exemple, le retrait du PC reste plus élevé que celui du PLA. Cela signifie que vous devez être plus prudent lors de l'utilisation de plastique PC pour éviter les problèmes de gauchissement.

Cet article vous aidera à en apprendre davantage sur le gauchissement ou warping de l'impression 3D et servira de guide complet pour éviter ou minimiser le problème.

Pourquoi le gauchissement de la première couche se produit-il ?

Lorsque les premiers fils ou fines couches de filament fondu sortent de la buse de l'imprimante, ils entrent en contact avec la surface d'impression. Dans le processus, ils sont exposés à d'énormes changements de température.

Couche fine

Les matériaux ont tendance à se dilater dans les environnements chauds. Lorsque vous insérez du filament solide dans une buse d'imprimante, il chauffe et se dilate. Le filament chaud peut chauffer jusqu'à des températures élevées de 250 °C selon le type de filament.

Maintenant, la buse de l'imprimante dépose le filament fondu à une température de 250 °C sur un plateau chauffé qui n'est qu'à 90 °C.

Cette variation de température induit une contraction massive du filament sur la surface du plateau chauffé et reste la première cause connue du gauchissement de la première couche.

Ce défi peut être la raison de l'échec de l'impression dès le début. Cependant, il peut se manifester de manière significative dans les couches suivantes.

Notamment, la première cause réelle du gauchissement reste la différence de température entre le plateau chauffé et le filament extrudé.

Température ambiante

La deuxième cause du gauchissement de la première couche est le facteur de l'air ambiant dans l'environnement d'impression 3D. Le plateau d'impression n'est pas la seule substance froide que le filament fondu contacte.

C'est pourquoi les imprimantes 3D industrielles ont une chambre chauffée pour éliminer ces effets. Les imprimantes domestiques bénéficient également d'enceintes fermées.

Toujours, les imprimantes 3D à châssis ouvert manquent d'enceintes et sont directement exposées à l'air ambiant causant le gauchissement de la première couche d'impression.

Comment empêcher ma première couche de se gauchir ?

Si votre plateau d'imprimante reste non nivelé, vous risquez d'assister au gauchissement de la première couche. Vous devez inévitablement niveler votre plateau d'impression pour obtenir des impressions de haute qualité et réussies.

Niveler votre surface d'impression

Un plateau d'impression nivelé permet aux matériaux de s'extruder uniformément sur toute la surface. De plus, un plateau d'impression nivelé permet d'imprimer des premières couches uniformes, résultant en des produits finis de haute qualité.

Les imprimantes 3D utilisent une variété de mécanismes pour le nivellement du plateau de construction. Certains utilisent des molettes situées sous la surface d'impression, qui peuvent changer la hauteur d'un coin du plateau de construction.

De plus, vous pouvez utiliser d'autres molettes pour ajuster l'ensemble du plateau de construction simultanément.

En outre, certaines imprimantes 3D ont des capteurs de nivellement de plateau. Les capteurs détectent si le plateau de construction s'est déformé et l'ajustent automatiquement.

Par ailleurs, vous pouvez effectuer un nivellement manuel du plateau d'impression en amenant la buse de l'imprimante à un coin du plateau. Ensuite, vous ajustez la hauteur de la surface à un point où une feuille de papier standard ne peut pas passer dans l'espace.

Lorsque vous ajustez un coin du plateau, passez aux coins restants et répétez le même processus jusqu'à ce que vous terminiez tous les coins.

Ajuster le Z-Offset

Le Z-Offset est la distance entre la position d'origine de l'axe Z et l'extrémité de la buse de l'imprimante. Significativement, le Z-Offset vous assure d'obtenir une première couche uniforme.

En théorie, le Z-Offset est équivalent à l'espace entre la surface d'impression et la hotend. Des erreurs telles qu'un micro-interrupteur défectueux, un plateau non nivelé et des sondes de mise à l'origine (homing) interfèrent avec les paramètres standards.

Par conséquent, vous pouvez obtenir un bon Z-Offset en nivelant simplement votre plateau de manière appropriée. La clé d'une excellente première couche est d'avoir un Z-Offset approprié et un nivellement de plateau correct.

Réguler les températures de la buse et du plateau chauffé

La différence de température entre le filament chaud et la surface de construction est la raison principale derrière le gauchissement de la première couche. Ainsi, vous pouvez éviter le gauchissement d'impression en diminuant cette différence de température.

De plus, cela vous informe pourquoi un plateau chauffé est nécessaire lors de l'impression 3D avec certains types de filament au lieu d'un plateau froid.

Habituellement, le filament reste plus chaud que la température du plateau. Donc, lorsque vous augmentez la température du plateau chauffé et abaissez la température de la buse, vous parviendrez à éviter le gauchissement de la première couche.

Cependant, des limites existent sur les températures d'impression, et tout changement significatif peut créer de nombreux nouveaux défis.

Par exemple, le filament chaud bénéficie de plus de fluidité et d'adhérence. Donc, abaisser la température impacte l'adhérence et peut entraîner un colmatage sévère du filament.

Vous pouvez réaliser un affinage de la température en testant l'impression d'un objet dans diverses plages de température et en choisissant la valeur de température qui vous permet d'imprimer en 3D des produits de haute qualité.

Éteindre les ventilateurs de refroidissement

En impression 3D, vous utilisez des ventilateurs de refroidissement pour améliorer la qualité de surface et éviter le stringing.

Cependant, l'air froid souffle sur les fils chauds de filament, renforçant la différence de température et les pressions thermiques à l'intérieur du plastique, causant éventuellement le gauchissement de la première couche.

En tant que tel, les ventilateurs restent une source de flux d'air indésirables autour du plateau d'impression. Conseillez-vous d'éteindre vos ventilateurs de refroidissement pour obtenir les meilleures premières couches.

Nettoyer régulièrement votre plateau d'imprimante 3D

Vous devez développer l'habitude de nettoyer régulièrement la surface de votre plateau d'imprimante 3D. Rappelez-vous, chaque fois que vous l'utilisez, des résidus de filament s'accumulent sur la surface du plateau d'impression.

N'ignorez pas le nettoyage de la poussière et de la saleté. Même de fines couches de saleté et de poussière peuvent avoir un impact négatif sur l'adhérence du filament, entraînant le gauchissement de la première couche.

Pour nettoyer la surface du plateau d'impression, vous pouvez trouver plusieurs nettoyeurs et alcools sur le marché. Par exemple, l'alcool isopropylique (disponible sur Amazon) est excellent pour le nettoyage du plateau d'impression.

Mensuellement, vous pouvez retirer la surface de votre plateau d'imprimante et la laver à l'eau savonneuse tiède. Après le nettoyage, évitez de la toucher en la remettant en place.

Utiliser des adhésifs

Le marché de l'impression 3D propose une variété d'adhésifs pour plateau (disponibles sur Amazon), chacun promettant de grands résultats, que vous pouvez choisir.

• Ruban de peintre bleu et Kapton

Ces adhésifs sont des options adaptées aux débutants que vous ne voudrez peut-être pas manquer. Utilisez-les en mettant une couche uniforme sur votre surface d'impression.

De plus, vous pouvez mettre une fine couche de colle en bâton (disponible sur Amazon) par-dessus pour augmenter l'adhérence.

• Laque pour cheveux

Une autre option est d'utiliser de la laque pour cheveux (disponible sur Amazon) directement sur la surface du plateau. Cependant, vous devrez nettoyer votre plateau d'impression après chaque impression.

D'autres adhésifs disponibles sur le marché que vous pouvez utiliser incluent les nano-polymères et les bâtons de colle PVA.

Améliorer la base (Basement)

La géométrie de l'impression peut changer l'adhérence et le profil de température du filament. Par exemple, si vous ajoutez un brim (bordure), cela donnera au modèle une zone inférieure plus large. Toujours, une zone inférieure plus large assure que le modèle peut mieux adhérer à la surface.

Vous pouvez également opter pour un radeau (raft). Également, le radeau augmente la base de votre modèle en créant une prise plus large pour votre modèle 3D. De plus, un radeau reste une entité séparée de l'article imprimé, et vous pouvez facilement détacher l'impression de celui-ci.

Une autre façon de contourner ce défi est d'ajouter de fins disques dans la fondation de votre conception appelés « oreilles de souris » (mouse ears). Vous pouvez répartir les oreilles de souris partout sur le plateau d'impression, bien que vous devriez les utiliser couramment dans les coins aigus.

Éviter les courants d'air

Parfois, vous pouvez faire de votre mieux pour assurer que votre impression ne se gauchisse pas, mais elle se gauchit quand même. Vérifiez les fenêtres ouvertes et les unités de climatisation si vous êtes dans cette position. Ils restent des sources importantes d'air ambiant qui causent des différences de température entraînant le gauchissement.

Utiliser une enceinte

Lorsque vous commencez l'impression 3D de la première couche, le filament fondu entre en contact avec la hotend. Ensuite, il s'étale sur le plateau chauffé, et la première couche maintiendra sa température autour de celle du plateau chauffé jusqu'à la fin du processus.

Il serait utile d'utiliser une enceinte pour garder l'objet au chaud. Conserver la chaleur générée dans la chambre vous permet d'éviter les courants d'air.

Comment empêcher mes impressions de se gauchir ?

Le gauchissement en impression 3D se produit en raison du retrait du matériau. Ce phénomène cause des différences entre les températures de la tête d'extrusion et du plateau. Il cause le relevage et le gauchissement des bords de l'impression.

Pour arrêter vos impressions de se gauchir, vous pouvez utiliser les techniques suivantes :

• Appliquer de l'adhésif sur le plateau de construction
• Niveler correctement le plateau de construction
• Utiliser un brim
• Utiliser un radeau (raft)
• Ajuster les paramètres de la couche initiale
• Utiliser des paramètres de ventilateur appropriés pour le refroidissement
• Utiliser une porte avant
• Imprimer avec un bouclier anti-courant d'air (draft shield)

Comment obtenir une première couche parfaite ?

En impression 3D, la première couche reste la fondation de votre impression 3D entière. Par conséquent, obtenir la première couche correcte est tout ce dont vous avez besoin pour atteindre un objet parfait.

Cependant, même les utilisateurs expérimentés d'imprimantes 3D attestent qu'obtenir la première couche n'est pas une tâche facile.

5 étapes pour obtenir LA première couche parfaite

• Niveler votre plateau d'impression
• Ralentir la vitesse de la première couche
• Vérifier les températures
• Traiter la surface de construction
• Ajouter un radeau, une jupe (skirt) ou un brim

Conclusion

La première couche reste la base fondamentale d'une impression 3D de haute qualité. Même les imprimantes expérimentées peuvent parfois avoir du mal à obtenir la première couche correctement.

Il serait utile de la réussir avec de petits détails d'impression, tels que les vitesses d'impression, la largeur d'extrusion, les températures du plateau et un plateau d'imprimante parfaitement plat.

Vous connaissez maintenant plusieurs raisons qui mènent au gauchissement ou warping des premières couches et les étapes que vous pouvez suivre pour vous assurer d'éviter cet écueil.

De plus, l'article vous fournit de nombreuses façons que vous pouvez suivre pour vous assurer d'éviter le gauchissement ou warping général de l'impression 3D.