Comment résoudre les problèmes d'adhésion à la plate-forme de compilation

Paramètres déterminant l'adhésion au support d'impression

La bonne adhérence entre la pieza et la base est fondamentale pour evitar fallos durante la impresión. L'union entre la primera capa de impresión y la superficie de la plataforma cumple dos funciones básicas :

1. Gardez la pièce dans une position fixe tout au long du processus d'impression pour éviter les déplacements de couche ou les collisions avec la tête d'impression.
2. Pour compenser les contraintes causées lors du refroidissement de la pièce, en l'empêchant de se détacher ou de se déformer.

L'adhérence entre la pièce et la base est principalement déterminée par quatre facteurs.

1. L'affinité physico-chimique entre le matériau de surface d'impression et le matériau d'impression.

L'affinité physico-chimique entre le matériau d'impression et la surface du substrat est peut-être le paramètre le plus important à prendre en compte. C'est pourquoi il est aujourd'hui courant d'utiliser des revêtements polymères spécifiquement développés pour l'impression 3D sur la surface de la plateforme. Il est très important d'utiliser un produit compatible avec le matériau d'impression utilisé, car certains matériaux, comme le PP ou le nylon, nécessitent des produits spécifiques. Il existe principalement deux types de solutions :

• Revêtements appliqués sur des films adhésifs.
  Ils sont constitués d'un film ou d'un ruban adhésif contenant un revêtement polymère sur l'une de ses faces. À l'origine, des rubans Kapton ou similaires étaient utilisés, mais il existe aujourd'hui une multitude de solutions et de produits développés spécifiquement pour l'impression 3D. L'exemple le plus connu est peut-être celui des films polymères de Buildtak, bien que des produits similaires puissent être trouvés chez d'autres fabricants. Il s'agit de solutions génériques compatibles avec les matériaux les plus courants, même si des produits plus spécifiques peuvent être trouvés, tels que des films enduits de PEI ou spécifiques pour le polypropylène ou le nylon. Leur principal avantage est qu'ils ont une bonne durabilité, ils peuvent donc être utilisés pour plusieurs impressions sans remplacement, mais ils perdent leur adhérence à l'usage et n'offrent pas les meilleures performances avec certains matériaux techniques. De plus, ils ont généralement une limite de température d'utilisation. Pour prolonger leur durée de vie, il est conseillé d'imprimer à chaque fois dans une position différente sur la plateforme, afin que l'usure soit uniforme sur toute la surface.
  
  

Image 1 :Films adhésifs Buildtak. Source :buildtak.com

• Revêtements liquides.
  Ce sont des suspensions polymères qui sont appliquées directement sur la surface de la base et qui, une fois sèches, forment un film polymère continu similaire à celui fourni par les films adhésifs. C'est l'option recommandée lorsque vous travaillez avec une variété de matériaux techniques, car il existe des formulations spécifiques optimisées pour chacun d'eux. Ils sont également facilement lavables à l'eau ou à l'alcool et peuvent être réappliqués rapidement, de sorte qu'ils peuvent être facilement remplacés lors du changement de support d'impression. Le principal avantage est que des formulations spécifiques aux matériaux et à haute température sont disponibles pour des performances plus élevées. Ils permettent également de régénérer le revêtement par réapplication avant chaque impression, afin de ne pas perdre l'adhérence à l'usage.
  En général, ils sont disponibles en deux formats :stick ou spray. Dans le cas du format spray, il est recommandé de toujours l'appliquer avec la base à l'extérieur de l'imprimante pour éviter d'endommager ou de salir d'autres composants. S'il n'est pas possible de retirer la base, il est recommandé de toujours utiliser le format stick car il est plus propre. Les exemples les plus connus sont les solutions d'adhésion de Magigoo ou les laques d'impression 3D telles que 3DLac.
  
  

Image 2 :Impression 3D d'autocollants par Magigoo. Source :Filament2Print.

2. La surface de contact entre la pièce et la base.

Une plus grande surface de contact entre la pièce et la base produit une plus grande adhérence. Il faut faire attention aux grandes pièces dans les imprimantes sans chambre chauffée, car malgré une surface de contact plus grande, leur volume est également plus important et donc les contraintes dérivées du retrait de refroidissement. La ressource la plus couramment utilisée pour augmenter la surface de contact consiste à définir un bord sur la pièce lors du laminage. Le bord doit être appliqué uniquement sur la première couche ou dans certains cas sur les 2 ou 3 premières couches, augmentant la surface de contact de la pièce sans augmenter les contraintes de retrait. Il existe d'autres moyens d'augmenter la surface de contact, comme l'augmentation du facteur d'extrusion lors de la première couche, bien que cela ne soit pas recommandé.

Image 3 :Bord ajouté pour améliorer l'adhérence de la pièce. Source :propre élaboration.

Certaines imprimantes incluent également des revêtements rugueux ou texturés, ce qui est un autre moyen d'augmenter la surface de contact et donc l'adhérence.

3. La température de la base d'impression.

La température de la base d'impression a une double fonction en termes d'adhésion. D'une part, si elle est égale ou légèrement supérieure à la Tg du matériau d'impression, elle évitera le retrait dû au refroidissement des premières couches, réduisant les contraintes qui tendent à soulever ou décoller la pièce. D'autre part, il favorise la liaison chimique entre le matériau d'impression et le matériau de revêtement de la surface d'impression. Il est recommandé que la température de la base soit égale ou légèrement supérieure à la Tg du matériau d'impression, mais il est déconseillé de définir des températures beaucoup plus élevées, car elles peuvent réduire l'adhérence et provoquer des déformations telles que le pied d'éléphant.

4. L'état de la base d'impression

Il est également très important de vérifier l'état de notre base d'impression. Malgré le respect des trois points précédents, il peut subsister des problèmes d'adhérence dus à un mauvais état ou entretien du support. Les points suivants doivent être vérifiés périodiquement :

• Nettoyage des surfaces : La poussière ou la saleté sur le substrat peut réduire considérablement l'adhérence. La surface du substrat doit toujours être nettoyée avant chaque impression.
• Défauts de surface ou piqûres : Une surface détériorée peut également causer des problèmes d'adhérence. Il est important de maintenir la plate-forme en bon état et de la remplacer si des défauts sont détectés.
• Revêtement usé : Dans le cas des films adhésifs, il faut considérer qu'ils perdent de leur efficacité à l'usage, il faut donc les remplacer par un neuf dès que l'on détecte qu'ils sont usés. Les revêtements liquides peuvent être réutilisés pour plusieurs impressions, bien qu'il soit possible qu'une partie du revêtement soit perdue lors du retrait de la pièce. Avant chaque impression, l'état du revêtement doit être vérifié et une nouvelle application effectuée si nécessaire.

Image 4 :Comparaison d'une base en bon état et d'une autre en mauvais état. Source :prusa3d.com

Problèmes liés à une mauvaise adhérence

La principale conséquence d'une mauvaise adhérence à la surface d'impression est que la pièce se détache de la base. Cela entraînera toujours un échec d'impression, cependant, dans certains cas, cela peut également être la cause d'une panne ou d'une casse de l'équipement.
Si la pièce se détache et s'éloigne de sa position d'origine, l'imprimante continuera à imprimer sans avoir un substrat sur lequel déposer le nouveau matériau. Cela entraînera l'adhésion du plastique à la buse et au blocage, formant une masse qui grossira au fur et à mesure que l'impression progresse. Si elle n'est pas arrêtée à temps, cette masse de plastique fondu deviendra si grande qu'elle peut rendre le hotend inutilisable.

Afin de comprendre et de résoudre les problèmes d'adhérence, il faut tenir compte du fait que la pièce peut être détachée par deux mécanismes.

S'il n'y a pas une bonne adhérence entre la surface d'impression et la première couche, la pièce se décollera complètement à cause du frottement de la buse lors de l'impression et des vibrations. Généralement, l'échec se produit au début du processus d'impression. Dans ce cas il convient de vérifier les points suivants :

• Distance entre la buse et la base
• Hauteur de la première couche
• Etat du support
• Solution d'adhésion utilisée

Il se peut qu'il y ait une très bonne adhérence à la base, mais la pièce commence à se décoller aux extrémités. En effet, le retrait lors du refroidissement génère des contraintes de l'extérieur de la pièce vers le centre qui provoquent sa déformation. Dans ces cas, l'adhérence entre la pièce et le fond n'est pas suffisante pour compenser les contraintes générées par le retrait. Ce phénomène est connu sous le nom de déformation. Dans ce cas, la pièce se décolle progressivement et l'impression peut échouer à tout moment, même quelques minutes avant la fin.
Dans ce cas, des tentatives peuvent être faites pour améliorer l'adhérence pour compenser le gauchissement, mais d'autres facteurs tels que les paramètres de stratification, le type de matériau ou la température ambiante doivent être pris en compte.

Problèmes liés à une adhérence excessive

Dans certains cas, une adhérence excessive à la base peut rendre très difficile la séparation de la pièce. Dans ces cas, les éléments suivants doivent être vérifiés :

• Distance entre la buse et la base : Il est important d'avoir un espace suffisant entre la buse et la base d'impression. Une distance trop petite peut endommager la surface d'impression, provoquer une adhérence excessive de la pièce ou provoquer un bourrage en ne permettant pas au plastique fondu de sortir.
• Solutions d'adhérence : Certains matériaux tels que le PETG ou certains matériaux flexibles peuvent avoir une adhérence excessive aux revêtements adhésifs ou liquides. Dans ces cas, il est conseillé de ne pas utiliser de revêtements sur la plate-forme d'impression ou d'imprimer sur un radeau.
• Extrusion excessive : Une extrusion excessive, en particulier dans la première couche, peut également augmenter l'adhérence.

Lorsqu'un problème d'adhérence excessive apparaît, il existe plusieurs moyens de favoriser le démontage des pièces :

• Refroidissement de la base : Étant donné que la base et la pièce auront des coefficients de dilatation thermique différents, le refroidissement de la base peut aider la pièce à se détacher. La meilleure façon de procéder consiste à chauffer la base, puis à la placer sur une surface froide, telle qu'une poche de glace, afin qu'elle se contracte brusquement.
• Utilisez une spatule pointue : Dans certains cas, une adhérence excessive est due à un effet de succion. Dans ces cas, il est conseillé d'introduire une spatule pointue sous la pièce et de la décoller progressivement. Cette méthode risque d'endommager à la fois la base et la pièce.
• Dissolution des revêtements liquides : Ceci n'est possible qu'en cas d'utilisation d'un revêtement en spray ou en stick. Étant donné que ces produits sont facilement solubles, placer la base sous un jet d'eau ou l'immerger peut aider à retirer la pièce.

Lors de l'utilisation de bases en verre, il est nécessaire d'être particulièrement prudent, car il existe un risque élevé de casse. Il n'est pas rare qu'un fragment de la surface d'un socle en verre trempé soit arraché lors du retrait de pièces trop collées.

L'utilisation de bases flexibles évite ce problème dans une large mesure et est donc une option fortement recommandée.

Ce guide aborde les concepts de manière générale et ne se concentre pas sur une marque ou un modèle particulier, 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.