Comment imprimer en 3D sur plusieurs couleurs ou matières avec un seul extrudeur ?

De nombreux utilisateurs de l'impression 3D avec la technologie FDM ont posé cette question à un moment donné.

La plupart des imprimantes 3D FDM de bureau n'avoir qu'un seul extrudeur, donc l'utilisateur "perd" la possibilité de combiner plusieurs filaments ; par exemple lors de l'impression de pièces complexes utilisant un filament de construction et un filament de support ou dans le cas où la pièce nécessite d'intégrer plusieurs couleurs.

Image 1 :vase imprimé en 3D avec filaments Fillamentum et Mosaic Palette. Source :Fillamentum.

Pour résoudre ce problème, il existe plusieurs solutions en fonction des besoins de l'utilisateur et de la complexité de la pièce. Dans cet article, nous en expliquerons deux :

• À l'aide d'un logiciel de laminage.
• À l'aide d'un appareil externe.

Utiliser un logiciel de laminage

La méthode la plus simple consiste à utiliser le logiciel de laminage pour générer des fichiers .gcode prêts à permettre à l'utilisateur de changer le filament de l'imprimante au bon moment. De cette façon, des pièces de différentes couleurs ou matériaux peuvent être imprimées.

Dans ce cas, l'impression multicolore sera limitée aux couches complètes . Autrement dit, chaque calque isolé sera d'une seule couleur (il n'y aura pas deux couleurs par calque). Il est très important de prendre en compte ces limitations lors de la conception de la pièce.
Pour utiliser cette méthode, il est recommandé d'utiliser Ultimaker Cura , l'un des logiciels libres les plus populaires de nos jours ; bien qu'il soit possible d'effectuer le processus avec d'autres logiciels de plastification sans problème.

1. Pour commencer, vous devez importer le design choisi dans Ultimaker Cura.
2. Une fois ouvert, vous devez ajuster les paramètres en fonction du matériau à utiliser pour l'impression de la pièce.
3. À ce stade, vous devez savoir à quelle hauteur ou dans quelle couche vous souhaitez changer la couleur/le matériau.
4. Une fois ces informations obtenues, allez dans Extensions>Post Processing>ModifyGcode et appuyez sur Add Command Sequence>Pause at height.
5. Dans la fenêtre contextuelle, vous devez choisir une pause par calque ou par mm. Selon le design choisi, il sera plus pratique d'utiliser une commande ou l'autre. Dans tous les cas, le numéro que nous incluons dans la boîte correspondra à la couche ou à la hauteur à laquelle le changement de filament sera effectué.
   Le terme Park Print Head X/Y fait référence aux coordonnées auxquelles le Hotend doit être dirigée au moment de la pause. Il est recommandé d'utiliser les coordonnées 0/0 (Home) pour faciliter le changement de filament.
   De plus, les paramètres de rétraction, la vitesse de rétraction et la quantité d'extrusion doivent être définis. Les deux premiers dépendront du matériau utilisé, tandis que pour le dernier, il est recommandé de régler environ 5 cm; qui correspondra à la quantité de filament à extruder après changement de filament, avant de reprendre l'impression.
   
   

Image 2 : Interface de traitement. Source :Cura Ultimaker.

Cette méthode ne serait pas viable pour imprimer une pièce complexe qui nécessite du matériel de support (ABS + PVA). Si différents matériaux doivent être utilisés, le degré d'adhérence entre eux doivent être pris en compte. Si l'adhérence n'est pas suffisante, la pièce se séparera tôt ou tard dans les couches de liaison entre les matériaux.

À l'aide d'un appareil externe

La méthode du logiciel de laminage a certaines limites et nécessite la participation de l'utilisateur pendant le processus d'impression pour changer de matériau; ce n'est pas un processus automatique.

Pour résoudre ce problème, Mosaic Manufacturing a développé un dispositif qui permet d'imprimer jusqu'à 4 couleurs ou matériaux différents :Palette Mosaïque . Dans ce cas, il est possible d'inclure jusqu'à 4 couleurs ou matières différentes dans un même calque.

Mosaic Palette base son fonctionnement sur la combinaison de jusqu'à 8 brins en un en continu .

Pour faciliter le fonctionnement et l'utilisation de Mosaic Palette 3 et Mosaic Palette 3 Pro, Mosaic Manufacturing a développé en parallèle son propre logiciel de laminage :Canvas .

En important un dessin dans Canvas, des zones de couleurs/matériaux différents peuvent être facilement et intuitivement marquées et différenciées, tout comme la coloration. Dans ce logiciel, vous pouvez également créer les profils des différents matériaux que vous souhaitez utiliser.

Mosaic Palette 3 et Mosaic Palette 3 Pro reconnaissent et calculent la quantité de chaque filament de chaque couleur/matériau à utiliser dans chaque couche.

Comment ça marche ?

Pour mener à bien le processus d'impression, Mosaic Palette 3 dispose de quatre entrées de filaments , et Mosaic Palette 3 Pro disposent de huit entrées de filament (chacune avec sa propre extrudeuse et son propre capteur de filament).

Une fois que le filament est introduit dans chaque extrudeuse, il est dirigé vers le système de coupe , qui consiste en un couteau rotatif qui coupe le filament à la longueur exacte requise selon le programme de laminage Canvas.

Une fois le filament coupé, le matériau est joint à celui à continuer grâce au Splice Core , une résistance qui unit les matériaux.

Image 3 :Jonction entre deux filaments. Source :Mosaïque.

Lorsque les morceaux de filament sont assemblés, ils traversent une zone de refroidissement et passent par la molette de défilement, une molette de réglage qui assure un diamètre correct sur tout le filament.

Quels matériaux pouvez-vous utiliser ?

Mosaic Palette 3 et Mosaic Palette 3 Pro peuvent utiliser le même matériau dans jusqu'à 8 couleurs différentes, mais elles permettent également différentes combinaisons de matériaux .

Le tableau suivant montre quelques-unes des combinaisons de matériaux possibles et leur degré de difficulté. Dans certains cas, il est indiqué que la combinaison de matériaux est "expérimentale" ; cela signifie qu'il ne peut pas toujours être réalisé avec succès, mais qu'il y a des utilisateurs qui ont réussi à imprimer des projets avec ces matériaux.

MATÉRIAUX	DIFFICULTÉ
PLA + PLA	NORME
PLA + PVA	EXPÉRIMENTAL
PLA + HIPS	EXPÉRIMENTAL
PLA + TPU	AVANCÉ
PETG + PETG	NORME
PETG + TPU	EXPÉRIMENTAL + AVANCÉ
ABS + ABS	EXPÉRIMENTAL
TPU + TPU	AVANCÉ

En outre, Mosaic met à disposition de nombreuses informations et ressources dans la zone d'assistance de son site Web.

Parmi ces ressources, vous pouvez trouver des configurations recommandées pour joindre différents brins de matériaux, des tableaux complets de compatibilité des matériaux ou la résolution des problèmes les plus courants.

Gardez toujours à l'esprit que la configuration d'impression optimale est différente pour chaque imprimante, de sorte que les valeurs partagées par Mosaic ne sont qu'un guide. Si vous avez une bonne configuration d'impression avec un support particulier, il est recommandé d'utiliser cette configuration si vous combinez des brins de ce support.

Mosaic Palette dispose également d'un espace sur la plate-forme Thingiverse, où elle télécharge périodiquement des conceptions adaptées à l'utilisation de différentes couleurs/matériaux avec Mosaic Palette.

Image 5 :Conception pouvant être téléchargée gratuitement. Source :Thingiverse.

Tant pour les résultats finaux que pour le service gratuit et les ressources offertes, Mosaic Palette 3 et Mosaic Palette 3 Pro sont une option très intéressante pour les utilisateurs qui souhaitent imprimer avec plusieurs couleurs ou expérimenter l'impression 3D de plusieurs matériaux avec leur seule extrudeuse FDM. Imprimantes 3D.