Qu’est-ce qui limite la vitesse d’impression 3D ?

J’ai réfléchi aux vitesses d’impression 3D et à la raison pour laquelle je ne peux pas simplement monter à la vitesse maximale et laisser tourner mon imprimante 3D. Beaucoup de gens ont essayé cela et ont vu leur qualité d’impression grandement baisser.

Qu’est-ce qui limite la vitesse d’impression 3D ?

Il y a plusieurs facteurs qui limitent la vitesse d’impression 3D comme les paramètres du firmware, la stabilité du cadre, le débit du matériau, quel matériau vous utilisez le type d’impression et bien plus encore. Vous pouvez faire beaucoup de choses pour combattre ces limites, mais à un certain point, vous allez sacrifier la qualité pour la vitesse.

La vitesse d’impression 3D est un facteur important dans le processus d’impression.

C’est une réponse simple mais je suis entré dans plus de détails dans le reste de ce post alors continuez à lire pour découvrir ce qui limite la vitesse d’impression 3D.

La vitesse habituellement recommandée pour la plupart des imprimantes 3D FDM est de 60mm/s avec beaucoup de tests et d’expériences. Une fois que vous utilisez des vitesses supérieures à cela, vous commencez généralement à voir de légères imperfections telles que des zits, des blobs, plus de déformation ou des couches plus rugueuses. Beaucoup de ces imperfections peuvent être diminuées grâce à des ajustements utiles.

Quels sont les facteurs qui limitent la vitesse d’impression 3D?

Faible adhésion des couches

La partie principale du processus d’impression 3D consiste à placer chaque couche vers le bas et cela doit être fait avec précision. Lorsque vous augmentez la vitesse de votre imprimante 3D, ce qui peut se produire, c’est que les couches de matériaux n’adhèrent pas très bien les unes aux autres.

Cela peut arriver parce que le matériau ne refroidit pas assez vite ou n’a pas assez de temps pour se fixer joliment.

Une bonne solution à ce problème serait de tester différents filaments pour voir lesquels ont de meilleures propriétés d’adhésion. Certains filaments sont connus pour avoir une meilleure adhérence que d’autres.

Sans une bonne adhérence des couches, vos impressions ne sortiront pas d’un bon niveau et pourraient même ne pas finir l’impression entière en fonction des détails du modèle.

Nécessité de chauffer le filament plus rapidement

Lorsque vous pensez à la vitesse à laquelle le filament doit sortir de la buse, vous réalisez qu’il faudra peut-être appliquer plus de chaleur pour que le matériau atteigne la température optimale, car vous devrez chauffer le filament plus rapidement.

Il est important de savoir que le filament doit être chauffé plus rapidement.

Il y a cependant un moment où une température trop élevée peut provoquer des blocages de buse que j’ai expliqué dans un poste sur la prévention des blocages de buse.

La raison pour laquelle un blocage peut se produire est que le trou de la buse est seulement si grand, donc vous essayez de forcer une trop grande quantité de plastique fondu à travers elle et il en résultera une force vers l’arrière. Lorsque le plastique fondu est forcé vers l’arrière, il peut commencer à durcir et provoquer un blocage et entraîner une sous-extrusion.

Vous pouvez quelque peu surmonter ce problème mais en vous procurant une extrudeuse de haute qualité comme l’extrudeuse Hemera Extruder et en testant lentement quelles températures permettent une extrusion plus rapide. Dans certains cas, vous pouvez même utiliser des chauffages doubles.

Nécessité d’un temps suffisant pour refroidir le matériau

Bien que nous devions chauffer le filament plus rapidement, nous devons également augmenter le refroidissement du matériau afin qu’il durcisse suffisamment pour une impression lisse couche sur couche. Un matériau comme le PLA a besoin d’un refroidissement efficace, sinon vous verrez apparaître des défauts courants comme le pontage, le gauchissement et d’autres imperfections.

La bonne chose avec le PLA, c’est que le refroidissement intense ne l’affecte pas beaucoup de manière négative, vous pouvez donc utiliser des ventilateurs plus puissants.

Dans ce cas, vous pouvez utiliser des ventilateurs plus puissants.

Vous pouvez soit opter pour un ventilateur de plus grande taille, soit pour un ventilateur plus puissant et de haute qualité. Si vous voulez vraiment repousser les limites, vous voudrez probablement éviter d’utiliser le ventilateur standard avec lequel votre imprimante 3D a été livrée.

Les ventilateurs de la gamme Noctua sont les plus efficaces.

Le Noctua est mon ventilateur d’imprimante 3D de prédilection en raison de sa grande résistance et de son bruit très silencieux lors de son fonctionnement.

C’est un ventilateur de qualité supérieure.

D’autres matériaux pourraient ne pas s’imprimer aussi bien avec des ventilateurs de refroidissement puissants qui les soufflent. Après quelques tests et des changements incrémentiels, vous pouvez déterminer la quantité de refroidissement qu’un matériau peut supporter sans diminuer la qualité de l’impression.

La déformation a tendance à se produire plus souvent avec des impressions plus grandes, donc avoir une enceinte pour piéger plus de chaleur peut être une bonne solution à cela. Si votre espace d’impression est plus chaud que d’habitude, vous aurez également besoin d’un bon ventilateur de refroidissement pour qu’il refroidisse assez rapidement.

Les pièces de l’imprimante ne seront pas capables de suivre

Comme vous le savez, une imprimante 3D comporte de nombreuses pièces importantes qui travaillent ensemble pour imprimer des objets. Elles comprennent le châssis, les courroies, un hotend/extrudeur et bien d’autres encore, et ces pièces peuvent avoir du mal à suivre les vitesses d’impression élevées. Ce ne sera pas nécessairement la vitesse à laquelle la buse elle-même peut se déplacer, mais plutôt la courroie qui fonctionne mal, le cadre qui vibre trop ou l’extrudeuse qui donne des problèmes de blocage, comme mentionné précédemment.

Vous devez peser toutes ces différentes pièces qui donnent avant de pouvoir obtenir une vitesse d’impression élevée. Certaines pièces ne vous donneront pas autant de problèmes que d’autres parce que vous pouvez prendre certaines mesures pour les corriger.

Courroie

Pour la courroie de votre imprimante 3D, vous pouvez aller un cran au-dessus et obtenir une courroie plus large, renforcée en Kevlar, ainsi que des arbres de moteur entièrement soutenus. Vous ne voudriez pas que certaines des plus petites pièces freinent vos capacités de vitesse.

Base/Cadre

Un exemple est le cadre de l’imprimante qui est rendu plus robuste avec des renforts en acier boulonnés et des poids placés stratégiquement pour diminuer les vibrations. Vous pourriez également vous procurer des courroies plus larges et plus épaisses que la normale pour lui donner plus de solidité.

Ces simples renforcements et l’ancrage de la base devraient réduire considérablement tout poids ou mouvement déséquilibré qui provoque des vibrations indésirables. Vous devriez disposer d’une base solide sur laquelle l’imprimante 3D pourra s’asseoir, ainsi que de bons roulements capables de suivre les mouvements.

La base doit être solide.

On peut appliquer une traverse diagonale entre le cadre supérieur et le cadre inférieur de l’axe Y ou quelque chose de similaire pour renforcer davantage l’imprimante 3D.

Extrudeur/Hotend

Certaines imprimantes 3D ont des extrudeurs et des hotends qui ne sont pas de la meilleure qualité, donc cela peut être une bonne idée d’obtenir une mise à niveau ici. Cela vous donnera une plus grande capacité à suivre des vitesses d’impression plus rapides. Comme mentionné précédemment, l’extrudeur Hemera est un excellent choix.

Poids de votre imprimante 3D

Le poids de l’imprimante dans son ensemble peut avoir des effets négatifs avec des vitesses d’impression élevées car lorsque le poids est mélangé à la vitesse, cela crée une force physique supplémentaire qui se traduit par plusieurs imperfections sur les impressions appelées artefacts. Une bonne solution ici serait d’utiliser une configuration Bowden plutôt qu’un entraînement direct pour réduire le poids.

Paramètres de faible accélération à partir des paramètres du micrologiciel

Le simple fait de régler votre accélération sur quelque chose comme 130mm/s ne signifie pas nécessairement que votre imprimante atteindra ces vitesses. Cela dépend de la conception de l’objet que vous imprimez. Est-ce que votre objet a beaucoup de virages courts et pointus ou est-ce qu’il y a beaucoup de longs côtés d’un côté à l’autre ?

Les vitesses d’impression peuvent donc être grandement limitées rien qu’en fonction des modèles et des temps d’impression plus rapides seront obtenus en affinant et en ajustant les paramètres adaptés à chaque conception.

Si vous ajustez lentement et progressivement ces paramètres, vous pouvez trouver un équilibre heureux où les objets peuvent être imprimés avec précision et avec de bons détails à une vitesse élevée. La raison pour laquelle ces réglages ne sont pas si simples est que certains des mouvements d’un objet peuvent être assez courts, nets et précis.

Lorsque les paramètres d’accélération et de saccade sont élevés, ils peuvent provoquer des mouvements rapides et saccadés, ce qui entraîne une baisse drastique de la qualité d’impression.

Les paramètres d’accélération et de saccade ne sont pas les mêmes.

Ceci est plutôt un correctif simple où vous vous assurez que les paramètres de votre micrologiciel sont mis à jour et qu’ils s’enregistrent réellement avec les paramètres de votre imprimante.

Les paramètres d’accélération et d’à-coup ont un effet direct sur la vitesse, mais il est généralement conseillé de ne pas trop jouer avec ces paramètres car cela entraîne toute une série de problèmes.

Les paramètres d’accélération et d’à-coup ont un effet direct sur la vitesse.

Débit d’extrusion du matériau

Ce facteur est assez similaire à celui du chauffage du filament ci-dessus, mais il est placé sous un angle légèrement différent.

Le débit de matériau extrudé peut être facilement augmenté en augmentant la taille de votre buse, en augmentant la hauteur de la couche ou en utilisant un matériau qui ne nécessite pas beaucoup de temps de refroidissement afin qu’il s’extrude rapidement.

La solution idéale pour augmenter le débit de matériau extrudé est d’augmenter la taille de la buse.

Une excellente solution pour augmenter les débits serait d’utiliser un hotend spécialisé à haut débit tel que le Volcano, avec une buse de taille égale en même temps qu’une extrudeuse de premier ordre telle que l’extrudeuse Hemera.

. Ces deux éléments fonctionnant ensemble devraient bien résoudre les problèmes de rétraction ou de débit qui surviennent lorsqu’on essaie d’imprimer un modèle détaillé à une vitesse rapide.

Selon les modèles que vous imprimez

Lorsque vous réfléchissez aux différents types de modèles que vous pouvez imprimer, vous vous rendrez compte que les pièces plus détaillées devront être imprimées lentement, car il y aura des mouvements plus nets et plus précis plutôt qu’une longue ligne de matériau.

C’est là qu’intervient l’accélération. C’est là que les paramètres d’accélération et de saccade font une grande différence dans la vitesse d’impression.

Il faudra de nombreuses rétractions pour ces extrusions, ce qui peut augmenter vos temps d’impression dans l’ensemble, car les débits sont diminués et de plus petites quantités de filaments sont extrudées.

La vitesse d’impression peut varier en fonction de la vitesse d’extrusion.

Types de processus d’impression

C’est un facteur assez important lorsque vous pensez à la façon dont les couches sont réellement construites sur vos surfaces d’impression. Le FDM ou Fused-Deposition Modelling est à un stade où ses limites sont très connues et de nombreuses actions ont été prises pour avoir des vitesses élevées.

Si vous voulez une vitesse et une qualité sensiblement plus élevées, vous devrez vous pencher sur un processus d’impression différent comme le SLA ou la stéréolithographie qui utilise des processus photochimiques et des réactions lumineuses pour créer des couches.

Ces technologies sont définitivement en train de se développer et nous pouvons espérer voir de sérieux développements dans les années à venir. Peut-être qu’un jour, nous aurons une vitesse qui rivalisera réellement avec certains procédés de fabrication traditionnels.

En attendant, nous devrons nous contenter de ce que nous avons maintenant, qui s’est largement amélioré au fil du temps.

Donc, en fin de compte, vous n’allez pas obtenir des vitesses d’impression massivement élevées sans sacrifier la qualité d’impression. Je suis entré dans des détails cool sur la façon dont vous pouvez améliorer la vitesse d’impression sans réduire la qualité.