10 techniques éprouvées pour éliminer le fluage thermique dans l'impression 3D FDM

Le fluage thermique dans l'impression 3D Fused Deposition Modeling (FDM) fait référence au transfert indésirable de chaleur vers le haut depuis l'extrémité chaude de l'extrudeuse vers les zones plus froides de l'ensemble extrudeuse. Lorsque cela se produit, le filament peut ramollir prématurément ou fondre partiellement au-dessus de la zone de fusion prévue. Ce ramollissement peut provoquer un gonflement du filament, entraînant des obstructions partielles ou complètes au sein de l'extrudeuse. En plus de provoquer des blocages de l'extrudeuse, le fluage thermique peut entraîner une extrusion incohérente, une qualité d'impression dégradée et un gaspillage de matériau. Il s'agit d'un problème courant, en particulier lors de l'impression avec des filaments sensibles à la chaleur ou lors d'un refroidissement insuffisant.

Cet article présente 10 méthodes efficaces pour prévenir le fluage thermique, ainsi qu'une explication détaillée de ses causes, de ses symptômes et de ses impacts sur la qualité des pièces dans l'impression 3D FDM.

1. Testez le ventilateur de refroidissement

Assurez-vous que le ventilateur de refroidissement de l’extrudeuse fonctionne à sa capacité nominale. Si le ventilateur tombe en panne ou ne fonctionne pas correctement, l'excès de chaleur ne sera pas efficacement dissipé du dissipateur thermique, ce qui entraînera une migration thermique vers l'extrudeuse. Commencez par vérifier la tension fournie au ventilateur à l'aide d'un multimètre. Elle doit correspondre à la tension nominale du ventilateur (généralement 12 V ou 24 V). Une tension inadéquate entraîne une baisse du régime du ventilateur, réduisant ainsi l'efficacité du refroidissement et accélérant le fluage thermique. Si le ventilateur tourne trop lentement ou par intermittence, remplacez ou dépannez l'alimentation électrique, le câblage ou le ventilateur lui-même.

2. Modifier la vitesse du ventilateur

L'augmentation de la vitesse du ventilateur améliore le transfert de chaleur par convection en augmentant le flux d'air sur le dissipateur thermique et d'autres composants critiques. Une vitesse de l'air plus élevée améliore les turbulences, augmentant ainsi le taux de dissipation thermique. La vitesse du ventilateur peut généralement être contrôlée via les paramètres du logiciel du slicer ou les configurations du micrologiciel. L'optimisation de la vitesse du ventilateur est l'un des moyens les plus accessibles de lutter contre la dérive thermique sans nécessiter de modifications matérielles.

3. Employer un Hot End de meilleure qualité

Tous les hotends ne sont pas égaux. Les extrémités chaudes moins chères peuvent ne pas être conçues de manière appropriée pour empêcher la chaleur de remonter dans l'extrudeuse. Ils peuvent y parvenir grâce à des dissipateurs thermiques, des conceptions de refroidissement améliorées et des matériaux à faible absorption thermique pour contenir la chaleur là où elle est nécessaire. Des extrémités chaudes de meilleure qualité réduisent non seulement le fluage thermique, mais impriment également plus précisément. C'est l'un des meilleurs moyens d'éviter le fluage thermique.

4. Utilisez un filament de meilleure qualité

Les filaments de mauvaise qualité peuvent présenter des profils de température incohérents, de sorte qu'un lot peut avoir des propriétés thermiques différentes du suivant. Cela signifie que le fluage thermique peut être inexistant dans un lot et devenir un problème dans le suivant. Un filament de mauvaise qualité peut également avoir un diamètre incohérent. Le fluage thermique affecte facilement les filaments de grand diamètre car le plastique n'a pas besoin de se dilater autant pour provoquer un blocage.

5. Augmentez la vitesse d'impression

La vitesse d'impression doit être suffisamment rapide pour empêcher la chaleur de remonter dans l'extrudeuse et de faire fondre le plastique avant qu'il ne puisse passer à travers la buse. Si vous empêchez le filament de passer suffisamment de temps à des températures élevées pour se ramollir avant d'atteindre l'extrudeuse chauffée, il ne se dilatera pas et ne provoquera pas de blocages.

6. Réduisez la température d'impression

La température d'impression peut être réduite pour éviter que la chaleur ne s'accumule trop rapidement dans l'extrudeuse. Cependant, la plupart des filaments fonctionnent dans une plage de températures étroite; ils doivent fondre suffisamment pour être extrudés correctement mais rester suffisamment visqueux pour adhérer à la couche précédente. Des températures et des viscosités plus basses peuvent également provoquer des blocages des buses. De plus, si vous réduisez la température tout en augmentant le ventilateur et la vitesse d'impression, votre filament risque de ne pas chauffer suffisamment.

7. Augmentez la vitesse de rétraction

Si la rétraction est trop lente, le plastique chauffé à l’intérieur de l’extrudeur risque d’avoir le temps de gonfler, provoquant un blocage. Cela est plus susceptible de se produire quelques heures après le début d'une impression, une fois que l'extrémité supérieure de l'extrudeuse a suffisamment chauffé pour provoquer ce gonflement.

8. Réduisez la distance de rétraction

La rétraction empêche la formation de cordes en plastique entre deux éléments surélevés lors du mouvement de l'extrémité chaude lorsqu'aucune extrusion ne se produit. Le filament est rétracté dans l'extrémité chaude pour éviter toute infiltration de plastique. Cependant, s’il se rétracte trop, le plastique ramolli pourrait entrer en contact avec l’entraînement de l’extrudeuse. La roue à mailles ne pourra pas engager le filament souple, elle cessera donc d'être extrudée. De plus, le plastique fondu peut adhérer aux zones non protégées par l'insert en PTFE à faible friction dans l'extrémité chaude.

9. Utilisez un carénage de refroidissement

Un carénage de refroidissement peut aider à canaliser plus efficacement l’air ambiant du ventilateur vers le dissipateur thermique. Cela améliorera le transfert de chaleur depuis le dissipateur thermique et empêchera la chaleur de remonter vers l'extrudeuse.

10. Vérifiez les sabots

Au fil du temps, du plastique et des débris peuvent s’accumuler sur le coupe-chaleur de l’extrudeuse. Cela affectera alors le taux de transfert de chaleur et peut provoquer une remontée de chaleur vers l’extrudeuse. En tant que tel, il est essentiel de vérifier régulièrement tout blocage ou accumulation de débris étrangers.

Pourquoi l'impression 3D devrait-elle éviter le fluage thermique ?

Le fluage thermique lors de l'impression 3D peut entraîner des impressions de mauvaise qualité, voire des échecs complets, en raison de blocages dans l'extrudeuse qui empêchent le plastique de s'écouler. Les blocages provoqués par le fluage thermique sont plus difficiles à éliminer que les autres car la partie chauffée gonfle au-delà des dimensions de conception du tube. De plus, l'élimination des blocages causés par le fluage thermique est plus difficile car le plastique à l'intérieur de l'extrémité chaude a gonflé. Vous devrez peut-être démonter complètement l'extrudeuse pour éliminer le blocage.

Pourquoi la qualité du filament est-elle importante pour prévenir les fuites de chaleur ?

Un filament de mauvaise qualité peut avoir une plage de fusion incohérente, ce qui rend difficile le maintien de réglages optimaux pour éviter le fluage de la chaleur. Une méthode pour empêcher le fluage thermique consiste à réduire la température aussi bas que possible, mais si le point de fusion est incohérent, cela peut provoquer des blocages. De plus, les bobines de filament de mauvaise qualité peuvent présenter des incohérences de diamètre, ce qui peut également provoquer des blocages. Si le filament est surdimensionné au départ, il se dilatera moins sous l'effet de la chaleur et provoquera un blocage. 
Pour plus d'informations, consultez notre guide sur le filament d'impression 3D.

Qu'est-ce que le fluage thermique dans l'impression 3D ?

Le fluage thermique dans l'impression 3D fait référence au processus par lequel la chaleur provenant de l'extrémité chaude d'une extrudeuse remonte jusqu'à l'ensemble de l'extrudeuse et peut chauffer et ramollir le filament trop loin de la buse. Cet échauffement fera gonfler le plastique et peut provoquer des blocages dans l'extrudeuse.

 Pour plus d'informations, consultez notre article sur le fluage thermique.