Comprendre la sous-extrusion dans l'impression 3D :causes, symptômes et correctifs

Vous avez des difficultés avec des impressions 3D fragiles et poreuses ? La sous-extrusion pourrait en être la cause.

La sous-extrusion se produit lorsque votre imprimante 3D ne pousse pas suffisamment de filament pour former des couches solides et précises. Vous remarquerez des parois minces, des espaces entre les lignes ou des parties faibles. C’est l’un des problèmes les plus courants lors de l’impression FDM, mais heureusement, c’est aussi l’un des plus faciles à résoudre. 

Qu'est-ce qui cause la sous-extrusion ? 

La sous-extrusion provient de problèmes mécaniques, thermiques ou matériels qui bloquent le flux fluide du filament. Il s’agit souvent d’un mélange de facteurs qui interagissent. 

• Buse bouchée ou usée : Des blocages partiels réduisent le débit. 

• Mauvais réglage du débit : Si la trancheuse n’est pas calibrée, vous obtiendrez moins de matière que prévu. 

• Température trop basse : Le filament ne fondra pas et ne coulera pas correctement. 

• Humidité dans le filament : Le filament humide bouillonne et se nourrit de manière inégale. 

• L'extrudeuse glisse : Une faible tension ou un pignon d'entraînement usé réduit l'adhérence. 

• Flux de chaleur : La chaleur remontant la hotend ramollit le filament trop tôt, bloquant ainsi le chemin. Le PLA est particulièrement sujet. 

• Filament incohérent : Les changements de diamètre obligent l’extrudeuse à pousser trop ou pas assez. Même 1,80 mm contre 1,75 mm crée des problèmes. 

• Vitesse d'impression trop élevée : L'impression plus rapide que la hotend ne peut fondre provoque des écarts dans la couche intermédiaire. 

• Problèmes liés au tube Bowden : Les tubes longs ajoutent de la friction et de la flexion, tandis que les coupleurs desserrés ou usés laissent le tube glisser pendant les rétractions. 

Comment diagnostiquer une sous-extrusion 

Pour repérer la sous-extrusion, il est utile de comprendre comment fonctionne l’impression 3D FDM et quels signes rechercher. Lorsque vos impressions semblent faibles, vérifiez d'abord si le problème est constant ou aléatoire. Les problèmes constants sont généralement liés au matériel, tandis que les problèmes aléatoires proviennent souvent des paramètres du filament ou du slicer. Voici une liste de contrôle simple : 

• Imprimez un petit cube d'étalonnage ou un test à paroi unique. Regardez attentivement sous un bon éclairage. Les espaces, les points fins ou les zones transparentes signifient une sous-extrusion. 

• Mesurez le diamètre du filament avec un pied à coulisse en différents points de la bobine. Si elle varie de plus de ±0,05 mm, la qualité du filament est suspecte. 

• Mesurez l'épaisseur de la paroi de votre test d'impression et comparez-la à ce que la trancheuse avait prévu. De grosses différences confirment un problème d'extrusion. 

• Surveillez l'imprimante pendant la première couche. Cliquer ou sauter signifie que l'extrudeuse a des difficultés. Les bruits de grincement signifient que l'engrenage d'entraînement mâche le filament sans le déplacer. 

• Vérifiez la buse pour déceler des obstructions partielles susceptibles de restreindre le débit. 

• Assurez-vous que les paramètres du multiplicateur d'extrusion dans la trancheuse conviennent à votre matériau et à votre imprimante. 

• Confirmez que la buse et le lit atteignent les bonnes températures. 

• Vérifiez le filament pour détecter toute humidité ou incohérence de diamètre pouvant entraîner une alimentation inégale. 

Corrections matérielles pour la sous-extrusion 

Si le problème est d'origine matérielle, voici ce que vous pouvez essayer : 

• Remplacez ou nettoyez la buse : Retirez les bouchons et remplacez les pointes usées. 

• Ajouter une chaussette en silicone : Maintient la température de la buse plus stable. 

• Améliorer le refroidissement : Améliorez le ventilateur du dissipateur thermique ou le coupe-chaleur. 

• Réglez la tension correcte de l'extrudeuse : Assurez-vous que l'engrenage d'entraînement saisit le filament sans le broyer. 

• Mise à niveau vers un entraînement à engrenages : Plus de couple équivaut à une extrusion plus fiable. 

• Réduire la longueur du tube Bowden : Des chemins plus courts signifient une extrusion plus fluide. 

• Coupleurs sécurisés : Des raccords desserrés peuvent créer des espaces dans le chemin du filament. 

• Utilisez des bobines et des supports de qualité : Évitez les enchevêtrements et les accrocs. 

Si vous ne souhaitez pas résoudre vous-même les problèmes d'étalonnage, d'usure des buses ou d'humidité, vous pouvez envisager d'utiliser Protolabs Network pour l'impression FDM. C'est un moyen simple d'éviter les essais et les erreurs et d'obtenir à chaque fois des pièces cohérentes et parfaitement denses. 

Sous-extrusion et sélection des matériaux

Différents matériaux d'impression 3D ont des particularités d'extrusion différentes. Faire correspondre vos paramètres au matériau résout de nombreux problèmes de sous-extrusion avant qu'ils ne commencent. 

Matériel Exigence PLA Très sensible au fluage thermique et nécessite un refroidissement important PETG Nécessite des températures de buse plus élevées et un refroidissement plus lent ABS / Nylon Préfère les chambres chauffées pour éviter la déformation TPU S'imprime mieux avec des vitesses lentes et des chemins de filaments contraints Rempli de fibres Nécessite des buses durcies et un réglage minutieux pour éviter le colmatage

Pour une description détaillée des propriétés des matériaux et des réglages optimaux, consultez notre guide des filaments FDM. 

Considérations de conception pour éviter la sous-extrusion 

Si vous concevez en gardant à l’esprit les atouts de votre imprimante, vous évitez les fonctionnalités qui la poussent au-delà de ses limites et risquent une sous-extrusion. 

• Épaisseur de paroi : Visez au moins deux largeurs de buse (0,8 mm avec une buse de 0,4 mm). Aller plus mince rend les problèmes d’extrusion beaucoup plus évidents. 

• Surplombs : Gardez les angles inférieurs à 45° ou ajoutez des supports. L'impression dans l'air mince montre immédiatement la sous-extrusion comme un affaissement ou un affaissement. 

• Détails fins : Ne concevez pas de fonctionnalités plus petites que le diamètre de votre buse. Pour les formes vraiment complexes, l’impression SLA est la meilleure option. 

• Hauteur de la couche : Restez entre 25 et 75 % de la taille de votre buse. Les couches extra fines nécessitent un écoulement parfait et sont généralement les premières à échouer lorsque l'extrusion est inégale. Consultez notre guide sur l’impact de la hauteur des couches pour connaître les paramètres qui fonctionnent. 

• Coque et remplissage : Choisissez des paramètres de coque et de remplissage qui équilibrent la résistance et l'utilisation des matériaux. L'ajout de périmètres supplémentaires masque souvent mieux les petites sous-extrusions que de s'appuyer uniquement sur un remplissage clairsemé. 

Vous trouverez plus de conseils dans notre article sur la façon de concevoir des pièces pour l’impression 3D FDM. 

Impact de la sous-extrusion sur la qualité des pièces 

La sous-extrusion peut affecter l’apparence d’une pièce mais, plus important encore, elle peut affaiblir sa structure de manière fondamentale. 

• Résistance et rigidité moindres : Les espaces entre les lignes signifient que les couches ne collent pas correctement, de sorte que les pièces peuvent se briser sous des charges beaucoup plus légères. 

• Porosité : Les poches d'air à l'intérieur de l'impression rendent les pièces fragiles et impropres à la rétention de liquides ou de pression. Même les pièces cosmétiques finissent par paraître inachevées. 

• Détails fragiles : Les parois minces, les petits trous et les détails fins sont les premiers à échouer lorsque l'extrusion est inégale. Une pièce peut sembler globalement correcte, mais les détails clés ne résisteront pas à l’utilisation. 

Liste de contrôle de dépannage 

Lorsque vous constatez une sous-extrusion, parcourez systématiquement cette liste : 

Symptôme Cause probable Correction rapide Interstices dans les parois Buse obstruée, faible débit Nettoyer la buse, augmenter le débit de 2 à 5 % Pièces faibles et cassantes Température trop basse, filament humide Augmenter la température de 5 à 10 °C, filament sec à 40 à 60 °C pendant 4 à 6 heures Bruits de meulage provenant de l'extrudeuse Mauvaise tension de l'extrudeuse, engrenage glissant Ajuster la tension, vérifier l'usure de l'engrenage d'entraînement Extrusion incohérente Humidité ou diamètre de filament incohérent Utiliser un filament sec et de qualité; Vérifiez le diamètre avec des étriers Couches manquantes Rétraction trop élevée, buse bouchée Raccourcissez la rétraction, nettoyez/remplacez la buse Goulot d'étranglement de la vitesse d'impression Le Hotend ne peut pas fondre assez vite Réduisez la vitesse d'impression de 25 % ou augmentez la température de la buse Échec en cours d'impression Fluage thermique provoquant des bourrages Améliorez le refroidissement, améliorez la coupure thermique, vérifiez le ventilateur du dissipateur thermique Fausses lectures de température Chauffage ou thermistance défaillants Vérifiez les températures avec un thermomètre infrarouge

Alternatives au FDM de bureau 

Si la sous-extrusion est un problème persistant, vous pouvez envisager de passer à une autre technologie de fabrication additive. Ces processus offrent une plus grande cohérence, précision et performances matérielles par rapport au FDM de bureau. Les options incluent : 

• FDM industriel :offre un contrôle de processus plus strict, des volumes de fabrication plus importants et une fiabilité supérieure à celle du FDM de bureau, ce qui le rend idéal pour les prototypes fonctionnels et les pièces de production. 

• MJF et SLS :Excellents pour produire des pièces en nylon avec une densité et une résistance mécanique constantes. 

• SLA :Idéal pour les pièces en résine qui nécessitent des détails fins, des surfaces lisses et une grande précision. 

• DMLS :proposé par Protolabs Europe, ce service est le mieux adapté aux composants métalliques d'utilisation finale qui nécessitent durabilité et précision. 

Ces processus industriels de FA éliminent les problèmes liés à l’extrusion, vous offrant à chaque fois des pièces fiables et de qualité de production. 

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Questions fréquemment posées

Comment savoir si j'ai une sous-extrusion ?

Recherchez les interstices dans les murs, les couches manquantes ou les surfaces rugueuses et fragiles. 

La qualité du filament peut-elle provoquer une sous-extrusion ?

Oui. Les diamètres de filament bon marché ou incohérents se nourrissent souvent mal.

Quelle est la solution la plus rapide ?

Augmentez légèrement la température d'impression ou vérifiez si la buse est obstruée.

Quelle est la différence entre une sous-extrusion et une buse bouchée ?

La sous-extrusion est le symptôme :pas assez de plastique ne sort. Une buse bouchée n'est qu'une des nombreuses causes possibles.

Une sous-extrusion peut-elle se produire en cours d'impression ?

Oui. Un fluage thermique, des enchevêtrements de filaments ou un blocage en développement peuvent le déclencher à mi-chemin, se manifestant par une baisse soudaine de la qualité d'impression au niveau d'une certaine couche.

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