Choisir le bon volume de construction pour les imprimantes 3D FDM

Les imprimantes 3D FDM sont actuellement disponibles sur le marché dans une grande variété de volumes de construction. Des imprimantes avec des plateaux de 15 x 15 cm à des plateaux de 50 x 50 cm. Il existe une croyance générale selon laquelle plus le volume de construction est grand, mieux c'est. Cela est dû au raisonnement selon lequel tout ce qui peut être imprimé sur une petite imprimante peut l'être sur une grande, mais pas l'inverse.

Bien que cela soit correct en principe, et qu'il semble qu'une imprimante à grand volume n'ait pas de désavantage par rapport à une petite, un examen plus approfondi des aspects techniques de chacune révèlera d'importants compromis qui peuvent pencher la balance en faveur des imprimantes 3D FDM à petit volume.

Image 1 : Creality CR10 S5 avec plateau de 50 cm. Source : Creality

Tout d'abord, il est nécessaire d'analyser le plateau de fabrication. Les petits plateaux ont un degré de planéité bien supérieur à celui des grands, car ils sont plus faciles à produire. De plus, pour éviter les déformations, plus la taille du plateau est grande, plus son épaisseur devrait être grande, ce qui n'est pas toujours le cas. Cela signifie que si le nivellement d'un plateau de 20 x 20 cm est très simple, sur des plateaux de 30 x 30 cm ou 40 x 40 cm, il est courant qu'il y ait des différences de hauteur significatives entre le centre et les coins. Cela est particulièrement noticeable sur les plateaux en aluminium lorsqu'ils sont chauffés, car les grandes tailles impliquent aussi de plus grandes déformations.

Cela rend plus difficile l'obtention d'une première couche d'impression de qualité, ce qui est essentiel pour assurer une bonne adhérence avec certains matériaux. Certaines imprimantes professionnelles grand format comme les Raise3D Pro2 et Pro2 Plus incluent des points d'ancrage supplémentaires en plus de ceux des coins pour compenser ces déformations et améliorer la planéité.

Image 2 : Vue arrière du plateau de construction d'une Raise3D Pro2. Source : Filament2Print

Cependant, les problèmes des imprimantes grand format par rapport aux petits formats ne se limitent pas à une moins bonne planéité du substrat. Une plus grande taille de plateau signifie aussi des déplacements plus longs de la tête d'impression, ce qui se traduit par des courroies et des guides plus longs. Des courroies d'entraînement plus longues sont aussi associées à une perte de précision de positionnement, tandis que des guides ou rails plus longs sont sensibles aux déformations et défauts de linéarité.

Pour compenser cela, les imprimantes grand format nécessiteraient des conceptions spécifiques et des composants de plus haute qualité et des tolérances de fabrication plus serrées. Cependant, ce n'est rarement le cas, on pourrait donc dire que la précision d'une imprimante 3D FDM diminue en fonction de sa taille.

Image 3 : Zortrax M200 Plus, imprimante industrielle petit format. Source : Zortrax

Une autre croyance courante est que même si les pièces produites sont de petite taille, une imprimante 3D avec un plateau plus grand permettra de fabriquer plus de pièces à chaque fois. C'est correct, cependant cela a plus d'inconvénients que d'avantages. Les temps d'impression en FDM sont proportionnels au nombre de copies imprimées simultanément. Cela signifie que la différence de temps entre une production de 10 pièces et deux productions de 5 pièces est négligeable, n'augmentant que du temps nécessaire pour retirer les premières pièces et lancer la seconde production. Cependant, cela a un inconvénient majeur : la probabilité d'échec augmente avec la durée du travail. La probabilité d'échec dans une production de 12 heures est toujours plus élevée que dans le cas d'une production de 6 heures. De plus, dans le cas de besoins de production plus élevés, il est toujours préférable d'acheter deux petites imprimantes travaillant en parallèle qu'une seule imprimante grand format, car les temps et les pertes en cas d'échec sont réduits de moitié.

Lors de la sélection d'une imprimante 3D FDM, le critère ne doit pas être de choisir la plus grande qui rentre dans le budget, mais la plus petite qui répond aux exigences de taille de pièces les plus courantes de l'utilisateur. Si 95% des pièces peuvent être fabriquées sur un plateau de 20 x 20 cm, il serait conseillé d'envisager l'acquisition d'une machine de petite taille et de fabriquer les pièces plus grandes en parties pour les assembler ensuite.