La recette de l’impression 3D TPU

Pour imprimer correctement les matières TPU et analogues, il est souvent recommandé d’augmenter la température d’extrusion, de diminuer fortement la vitesse de déplacement ou encore d’agrandir le diamètre de la buse. Tout cela est véridique… si vous ne disposez pas d’un matériel adapté. Au-delà des réglages d’impression 3D, quelles sont les optimisations hardware nécessaires à faire pour imprimer des filaments, jusqu’à un SHORE 60A, tout en allant beaucoup plus vite que sur la plupart des machines du marché ?

#OPTIMISATIONS ESSENTIELLES

Plus la matière est souple et plus il est complexe d’amener le filament jusqu’à la buse. Ensuite, lors de l’impression, il est souvent difficile d’effectuer des rétractations sans subir de bouchages inopinés. Les fabrications sont donc très aléatoires et capricieuses. Quels sont les éléments mécaniques qui peuvent poser problème et quelles sont les solutions possibles ?

Voici une liste des principaux obstacles à surmonter et quelques pistes d’amélioration !

@Cas n°1 : Le « bowden »

Le moteur d’extrusion est sur le carter de l’imprimante 3D, il pousse le filament dans la buse d’extrusion à travers un guide PTFE d’une longueur de plusieurs dizaines de centimètres.

Inconvénient : Le long tube PTFE rend le contrôle de la pression exercée sur la matière flexible très difficile. Celui-ci provoque également des frottements qui gène les rétractations de la matière lors de l’impression.

Solution = Direct Drive

En réduisant la distance de voyage du filament, du moteur à la buse, la poussée du filament est mieux maîtrisée. Dans ce cas de figure le moteur d’extrusion est directement installé sur la tête, c’est ce qu’on appelle un direct drive.

Astuce : Il existe un système intéressant, plus rarement installé, appelé Remote Motor. Cette mécanique propose un juste milieu entre bowden et direct drive. Il place un mécanisme d’entrainement près de la zone chaude mais avec un moteur déporté.

@Cas n°2 : La roue d’entrainement ouverte

La plupart des extrudeurs ne sont pas adaptés aux matières flexibles. En effet, lors de l’entrainement, le filament a tendance à s’échapper par le moindre interstice.

Inconvénient : Plus le filament est souple et plus il sera difficile de le contenir. Cela limite aussi fortement le flot de matière que le moteur pourra pousser. En effet, à la moindre pression exercée le filament sautera et s’enroulera autour de la roue d’extrusion.

Solution = Emprisonner le filament

Cette étape est primordiale, il est important que le filament ne puisse pas s’enfuir. Il est donc impératif de retravailler la forme de l’extrudeur pour que le filament soit maintenu dans une ligne fermée sans ouvertures.

Astuce : Dans certain cas de SHORE très bas le fabricant de filament aura du mal à certifier un diamètre très précis. Il n’est pas rare de voir un filament osciller entre 1.7 et 1.8mm dans les TPU. Pour prévenir cela il est conseillé de prévoir un système de régulation de pression au niveau de la roue d’entrainement.

@Cas n°3 : La ventilation monodirectionnelle

La plupart des imprimantes 3D FFF / FDM disposent d’une ventilation venant de l’arrière de la tête uniquement. Améliorer cela peut servir à optimiser la qualité d’impression de la plupart des matériaux d’impression 3D. Toutefois, il est d’autant plus important dans le cadre d’impression souple.

Inconvénient : Une ventilation qui n’est pas uniforme aura tendance à ne figer la matière que sur une seule face de votre fabrication. En effet, le ventilateur se trouvant souvent en arrière de la tête d’impression, nous avons constaté que la face arrière est plus « propre » que les autres car mieux ventilée.

Solution = Ventilation multidirectionnelle

Pour obtenir une qualité d’impression uniforme il faut travailler la ventilation tout autour de la tête. Il ne suffit pas de pulser de l’air depuis un point fixe. Pour cela il est possible de designer un embout de ventilateur qui encercle la buse d’extrusion et souffle de l’air circulairement. Ainsi, toutes les faces de votre impression seront traitées sans écarts.

Astuce : La forme globale du module de distribution d’air est importante mais sa structure interne l’est encore plus. Le redirection/gestion des flux d’air est très importante. Il faut aussi veiller à dimensionner correctement le ventilateur qui servira dans ce cadre.

Le TPU, une matière complexe :

Travailler des duretés SHORE basses demandes plus d’efforts que d’imprimer des matières rigides conventionnelles. A l’instar des matériaux haute performance, il est nécessaire d’effectuer des améliorations de l’imprimante 3D. Seulement dans ce cas il sera possible de garantir une utilisation optimale des filaments flexibles.

Il existe de nombreuses possibilités d’optimisation. Les astuces ici présentées font partie des solutions que nous avons retenues. C’est grâce à celles-ci que nous proposons aujourd’hui une imprimante 3D Volumic optimisée pour les TPU dont nos clients sont parfaitement satisfaits !

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