La taille de la buse et son impact sur l'impression

1. Introduction

La largeur des buses est un problème très discuté sur les imprimantes 3D FDM.

La plupart des imprimantes 3D sont équipées en standard d'une buse de 0,4 mm. Cela signifie que la sortie de la bande de plastique imprimée a un diamètre de 0,4 mm.

Le diamètre de la buse est particulièrement important lorsque nous voulons influencer la hauteur maximale de la couche et définir la qualité des détails sur les couches supérieures.

2. Bas niveau

Hauteur minimale de la couche

La hauteur de couche minimale que nous pouvons définir pour notre imprimante n'est JAMAIS déterminée par le diamètre de la buse, mais uniquement par le mouvement minimal de l'axe Z de notre imprimante.

C'est ce que l'on appelle communément "le chiffre magique".
Si nous regardons la plupart des imprimantes FDM vendues, elles utilisent toutes un moteur pas à pas et un arbre à hélice pour définir l'axe Z.

Le mouvement minimal de l'axe Z est donc déterminé par le nombre de pas que le moteur peut effectuer en une rotation et par le pas de la vis (pas de la vis).

Les moteurs pas à pas les plus courants pour l'entraînement de l'axe Z ont un pas de 1,8°, ce qui signifie que l'action minimale de mise en marche est une commande pour le moteur pas à pas de 1,8 degré, ou que le moteur a besoin de 200 pas pour effectuer une rotation complète.

En regardant la tige filetée utilisée sur l'axe Z, il s'agit généralement (sur les imprimantes les plus courantes comme Creality) d'une vis au pas de 8 mm. Cela signifie que si l'on mettait un écrou sur cette vis et que l'on faisait une rotation complète de la vis, l'écrou se serait déplacé de 8 mm le long de la vis filetée.

Ainsi, le mouvement minimal de l'axe Z de notre imprimante est de 8 mm / rotation divisé par 200 pas / rotation = 0,04 mm / pas.

Les imprimantes 3D équipées de pilotes de moteurs pas à pas avancés (comme les TMS2208, TMS2209,...) peuvent faire du micro-pas, ce qui signifie qu'elles peuvent se positionner quelque part entre deux pas en envoyant un signal différentiel pour positionner le moteur quelque part entre deux pas, mais il faut dire que la précision n'est jamais aussi élevée que lorsqu'on utilise des pas complets.

Hauteur maximale de la couche

La hauteur maximale de la couche, par contre, est définitivement déterminée par le diamètre de notre embouchure :

Si nous devions définir des hauteurs de couche supérieures à 70 % du diamètre de la buse, les couches n'adhéreraient plus autant, en raison de l'arrondi sur le filament imprimé.

Il est donc recommandé de ne jamais imprimer des hauteurs de couche supérieures à 0,28 mm lors de l'impression avec un 0,4 mm.

3. Impact global du diamètre de la buse sur l'impression

Comme nous l'avons vu dans le chapitre précédent, le diamètre de l'embout déterminera la hauteur maximale de la couche que l'on peut choisir afin d'avoir encore une bonne fixation de la couche.

Comme la hauteur des couches peut être directement liée à la vitesse à laquelle une impression est terminée (plus les couches sont épaisses, moins il faut imprimer de couches pour le même article), le diamètre de la buse aura un impact encore plus grand, car l'épaisseur des parois changera également avec le diamètre de la buse :

Pour une même épaisseur de paroi (supposons des parois de 2,4 mm), le nombre de parois serait différent selon le diamètre de la buse :

Diamètre de l'embout	Épaisseur de la paroi	Nombre de murs
0,2 mm	2,4 mm	12
0,4 mm	2,4 mm	6
0,6 mm	2,4 mm	4
0,8 mm	2,4 mm	3

Comme on peut le voir dans le tableau ci-dessus, plus le diamètre de la buse est épais, moins il faut de parois pour obtenir la même épaisseur de paroi et donc imprimer ces articles beaucoup plus rapidement.

Exemples de tranchage avec différents diamètres de buse et hauteurs de couche :

Dans le tableau ci-dessous, nous faisons un exercice où nous découpons la même pièce, avec les mêmes paramètres de base concernant la vitesse d'impression, le pourcentage de remplissage et l'épaisseur de la paroi en mm. Le haut et le bas sont toujours imprimés avec 4 couches (l'épaisseur varie également en fonction de la hauteur des couches).

Nous allons seulement modifier le diamètre de la buse et la hauteur de la couche et voir quel impact cela a sur le temps d'impression global.

RAPPEL : un diamètre de buse plus important aura également un impact sur le remplissage imprimé, car les lignes de remplissage ont la largeur du diamètre de la buse et sont donc plus épaisses lorsqu'on utilise un diamètre de buse plus important.

La hauteur de la couche sera toujours une multiplication de 0,04 (le chiffre magique pour Z).

Si l'on utilise la même épaisseur de couche mais que l'on modifie la largeur de la buse, le temps d'impression changera car nous avons besoin de moins de parois lorsque le diamètre de la buse devient plus épais.