Imprimantes 3D à chambre passive/active ouvertes et fermées

Tous les plastiques, lorsqu'ils sont extrudés à haute température, subissent un retrait lors du refroidissement qui peut être compris entre 0,3 % et 4 %. Ce retrait peut entraîner des déformations, si le refroidissement n'est pas lisse et homogène, donnant lieu à des problèmes tels que le gauchissement, le délaminage des couches ou des déformations dimensionnelles de la pièce.

Matériel	% de contraction pendant le refroidissement
PLA	0,3 - 0,5
PETG	0.2 - 1.0
Nylon 12	0.7 - 2.0
Nylon 6-6	0.7 - 3.0
ABS	0,7 - 1,6
ASA	0,4 - 0,7
PP	1.0 - 3.0
HIPS	0,2 - 0,8
PC/ABS	0,5 - 0,7
Nylon renforcé de fibres	0,5 - 1,0
COUP D'OEIL	1.2 - 1.5
PEEK renforcé de fibres	0,5 - 0,8
PVDF	2.0 - 4.0

Tableau 1. Pourcentage de retrait de divers plastiques utilisés dans l'impression 3D FFF. Source :SpecialChem.com

Pour éviter ce problème, la température autour de la pièce doit idéalement être légèrement inférieure à la température de transition vitreuse (Tg) du matériau tout au long du processus d'impression, et doit être lentement réduite à la température ambiante après l'impression .

Matériau	Tg ​​(ºC)	Température d'impression (ºC)
PLA	40 - 60	190 - 215
PETG	75 - 85	220 - 260
Nylon 12	55 - 65	260 - 290
Nylon 6-6	75 - 85	255 - 280
ABS	90 -100	220 - 240
ASA	90 - 100	240 - 260
HIPS	80 - 90	210 - 240
PC/ABS	100 - 150	270 - 285
COUP D'OEIL	140 -160	380 - 400
Î.-P.-É.	190 - 210	350 - 400

Tableau 2 :Tg et température d'impression de divers filaments. Source :Filament2print

Les matériaux qui subissent de faibles taux de retrait (moins de 0,5 %) ne nécessitent pas de chauffer l'environnement de la pièce, car les effets de retrait sont pratiquement négligeables, ils peuvent donc être parfaitement imprimés en 3D ouverte imprimantes , même les grandes pièces . Ces matériaux sont principalement du PLA et la plupart des filaments PETg (mais pas d'autres copolyesters comme le PET ou le CPE), ainsi que leurs dérivés.

Il est possible d'imprimer des matériaux avec des pourcentages de retrait plus élevés sur des imprimantes ouvertes, mais cette possibilité est limitée aux petites pièces, donc avec ce type de matériaux, il est conseillé d'utiliser des imprimantes fermées ou des imprimantes avec un chauffage actif chambre.

Image 1 :Une imprimante 3D ouverte. Source :Prusa3D

Les imprimantes ouvertes sont principalement recommandées pour l'impression de filaments PLA, PETg et flexibles.

Imprimantes fermées ou imprimantes à chambre chauffée passive

Les imprimantes fermées sont celles dont la zone d'impression est complètement fermée. Certains fabricants utilisent le terme chambre chauffée passive, car ils ont tendance à accumuler la chaleur générée par la plate-forme d'impression.

La température interne que ces imprimantes peuvent atteindre varie considérablement d'une imprimante à l'autre en fonction du matériau dont ils sont faits, de leur volume, de la température de la plate-forme d'impression, de la qualité de l'isolation et de la température de la pièce où ils se trouvent. En général, les meilleures imprimantes de qualité sont capables de fournir des températures comprises entre 45 °C et 65 °C au mieux.

Bien que ces températures ne soient pas très élevées, elles sont proches de la Tg de matériaux tels que le Nylon, l'ABS ou l'ASA, ce qui les rend plus faciles à imprimer et permet la production de pièces plus grandes. Bien que ces types d'imprimantes améliorent considérablement l'impression de ces types de matériaux, elles peuvent échouer avec des pièces de grand volume. Ces imprimantes sont recommandées pour l'impression de petites et moyennes pièces en PETg, ABS, ASA, Nylon ou HIPS.

Image 2 :Une imprimante 3D avec une chambre chauffée passive. Source :Raise3D

En général, il est déconseillé d'utiliser du PLA dans ce type d'imprimantes lorsqu'elles sont complètement fermées, car la chaleur générée peut dépasser la Tg du filament, ce qui le ramollit à l'intérieur de la hotend et provoque une confiture.

Imprimantes fermées avec chambre chauffée active

Ce sont des imprimantes 3D capables de contrôler la température à l'intérieur de la chambre. Ils sont généralement plus complexes et coûtent plus cher que les précédents. Ils intègrent également des hotends haute température (400 ºC - 500 ºC) et des systèmes de refroidissement liquide.

Il existe deux types :haute température et basse température.

Chambre chauffée à basse température

Les imprimantes à chambre chauffée active à basse température autorisent généralement des températures maximales contrôlées comprises entre 80 °C et 120 °C. Ces imprimantes sont conçues pour la production de grandes pièces de haute qualité en ASA, ABS, Nylon ou PC.

Image 3 :Une imprimante 3D avec une chambre chauffée à basse température. Source :3ntr

Bien que ces types d'imprimantes 3D soient parfois annoncées comme compatibles avec le PEEK, elles ne sont généralement pas compatibles avec tous les types de PEEK, uniquement avec certains PEKK à basse température, et toujours limitées à de petites pièces.

Ces types d'imprimantes 3D sont idéales pour produire des pièces en ABS, ASA, Nylon et PC qui nécessitent une bonne stabilité dimensionnelle et de faibles déformations, ce qui en fait la meilleure option lors de la production de pièces techniques ou de composants fonctionnels avec ces matériaux.

Chambre chauffée à haute température

En général, ils permettent de contrôler des températures comprises entre 160 ºC et 180 ºC. Ces imprimantes sont spécifiquement conçues pour la production de pièces en PEEK, PEKK et PEI, il n'est donc pas courant d'utiliser d'autres types de matériaux. Cet équipement est coûteux et nécessite un personnel spécialisé et formé pour son utilisation.

Image 4 :Une imprimante 3D avec une chambre chauffée à haute température. Source Dynamical3D

Lors de la sélection d'un type d'imprimante, il est très important de déterminer au préalable quel type de pièces et de matériaux seront utilisés.

Ce guide aborde les concepts de manière générale et ne se concentre pas sur une marque ou un modèle spécifique, bien qu'ils puissent être mentionnés à un moment donné. Il peut y avoir des différences importantes dans les procédures d'étalonnage ou de réglage entre les différentes marques et modèles, il est donc recommandé de consulter le manuel du fabricant avant de lire ce guide.