Imprimantes 3D UP : une référence dans le monde de l’impression 3D

Un peu d’histoire

Les imprimantes 3D de table sont dérivées des imprimantes 3D industrielles et ont vu le jour à la fin des années 2000, quand les premiers brevets sont « tombés » dans le domaine public. De jeunes chercheurs ont alors repensé l’impression 3D en concevant des machines extrêmement simplifiées. Les réseaux sociaux ont permis de fédérer une importante communauté, sur un modèle de partage, pour accélérer le processus d’innovation. De nombreuses startup ont créé et commercialisé des machines en empruntant les technologies open source.
Dès la rentrée 2011, nous vous proposions la première imprimante 3D « de table ».

Comment ça marche ?
Les imprimantes de table, à coûts accessibles, fonctionnent selon la technologie du filament fondu (fdm). La tête d’impression est constituée d’un moteur
qui entraine un fil de plastique dans une buse chauffante, comme un pistolet à colle. Ce système, piloté sur 3 axes, dépose le plastique fondu couche sur couche pour réaliser la pièce. Depuis peu, on trouve des imprimantes 3D à stéréolithographie (sla) abordables. Cette technologie consiste à polymériser au laser une résine photosensible couche après couche. Les coûts de ces machines et de leurs consommables sont supérieurs à ceux des machines à filament fondu et leur entretien est plus exigeant. Mais la précision et la finesse d’impression sont incomparables.

Bien choisir son imprimante de table à filament fondu

Face à la profusion d’offres alléchantes, voici quelques notions qu’il faut connaître.

La conformité aux normes
La certification CE (conformité aux normes) est légalement obligatoire pour vendre ou utiliser un produit en public.
Si imprimante 3D de table n’est pas une machine dangereuse en soi, n’oublions pas les risques électriques ou incendie. Aujourd’hui une majorité des machines proposées sur le marché n’ont pas d’attestation valable de conformité.
Certaines sont proposées en kit, ce qui est sensé reporter la responsabilité sur le client qui l’assemble.

➞ Le volume d’impression
Le grand volume d’impression est la première demande qu’on est tenté d’avoir. Mais il vaut mieux avant tout une machine fiable.
Le processus d’impression est lent et dans le contexte du collège ou du lycée, on lance rarement des impressions de 24 heures ; ça limite la taille des pièces autour de 10 cm !
De plus, pour imprimer des pièces supérieures à 10 cm en ABS, il est nécessaire que la machine ait un plateau chauffant et qu’elle soit fermée.
Sinon, les pièces imprimées se déforment jusqu’à se décoller du plateau en cours d’impression.

➞ L’épaisseur de couche (Z)
Ce n’est pas un indicateur de précision mais un incrément de déplacement du plateau dans le seul axe vertical (Z).
On confond souvent épaisseur de couche avec résolution* ou précision ; Avec des machines légères, on peut mesurer des imprécisions supérieures au mm alors que l’épaisseur de couche est inférieure à 100  microns !
En général, on imprime en couches de 0,2 mm. C’est compatible avec une précision de ± 0,1 mm.
Une épaisseur de couche plus fine améliore l’état de surface dans les faibles pentes mais augmente en proportion le temps d’impression.

* La résolution c’est la capacité du système à interpréter les dimensions du modèle STL avec plus ou moins de précision. Mais ça ne veut pas dire que la machine va déposer la matière avec précision.

➞ La précision
Avec une imprimante 3D de table, atteindre une précision de + ou – 0,1 mm dans les 3 axes est excellent.
Plus précis, c’est difficilement mesurable à cause des états de surface et des coefficients de dilatation des plastiques utilisés.
Les dimensions d’une pièce varient en fonction de la température ambiante (0,3 mm d’écart relevé sur une pièce de 100 mm pour une variation de température de 20° C).

➞ La vitesse d’impression
C’est un faux « bon critère ».
Seuls des tests comparatifs pourraient donner une indication car la vitesse dépend pour beaucoup de la géométrie de la pièce à imprimer.
Aucune norme ne fixe un protocole de mesure pour une pièce type et une qualité donnée de réalisation.
Les temps peuvent varier du simple au quintuple, voire plus, selon les paramètres choisis.

2 valeurs sont souvent mises en avant sur les notices mais aucune ne permet réellement d’apprécier la vitesse d’impression.
Le débit de plastique (cm3 / heure) : c’est une valeur théorique car le débit n’est jamais constant et maximum lors de l’impression
La vitesse de déplacement (mm / seconde) : c’est la vitesse théorique maximale en transition stabilisée sur un des axes. Or l’impression est une succession d’allées et venues, d’accélérations / freinages. La vitesse max n’est jamais atteinteen pratique… Et quand bien même !

➞ Les filaments
Il existe deux standards de filaments : diamètres 1,75 et 3 mm.
Il est préférable aussi que le fabricant propose un filament « constructeur » (au standard 1,75 ou 3 mm). C’est une garantie de qualité à la fois de la machine et du filament car la machine sera sensée offrir une bonne qualité d’impression avec un filament qualité constante. Mais il faut que la machine accepte tout filament standard sans imposer une cartouche propriétaire.

ABS, PLA et autres matériaux
L’ABS est la matière plastique la plus appropriée pour la réalisation de pièces technique avec les imprimantes 3D de table car elle allie bonnes résistances mécanique et thermique. C’est une matière par ailleurs utilisée pour la fabrication de jouet ou d’accessoires automobile. Il faut quasi impérativement une imprimante équipée d’un plateau chauffant pour imprimer des pièces en ABS sans qu’elles ne se déforment trop.

Le PLA fond à plus basse température que l’ABS, ce qui le rend plus facile à imprimer (différence entre T° d’extrusion et T° ambiante plus faible). Les pièces obtenues ne tiennent pas bien en température et vont par exemple se déformer au soleil. Mécaniquement le PLA est plus cassant que l’ABS et n’est pas bien adapté à la réalisation de pièces techniques comme des engrenages. Mais le PLA est souvent présenté comme « écologique » car il provient de la synthèse de matières issues du végétal.

On peut utiliser aussi toute une variété de filaments « spéciaux ». Citons quelques-uns des plus courants : PET, Polyamide, souples, PLA ou ABS chargés de diverses poudre de bois, métal, pierre, … Pour certains de ces filaments, il faut pouvoir ajuster la température d’extrusion.

➞ Plateau chauffant
Indispensable pour travailler l’ABS.
Génération des supports : Les pièces que l’on souhaite imprimer peuvent avoir des parties en porte à faux. La machine ne pouvant déposer de la matière dans le vide, elle doit réaliser au fur et à mesure un support pour poser la matière. Les supports doivent être générés automatiquement et être facilement détachables du modèle. Sans quoi, on reste cantonné à des pièces simples type « bas-relief » avec une face plane.

➞ Machine fermée
Le procédé d’impression par dépôt de fil n’aime pas les chocs thermiques. Une ambiance stable et chaude autour de la pièce est préférable pour éviter
la déformation des pièces. Une machine fermée est quasiment indispensable pour imprimer des pièces ABS de 8 cm et plus. De plus, une machine fermée limite considérablement les émissions de particules fines et d’odeurs de plastique chaud. Un recyclage interne de l’air avec filtre est une sécurité supplémentaire

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