Déformation (Warping)
Tout sur la déformation et l'impression 3D
La déformation des pièces est presque inévitable si vous ne comprenez pas le matériau ou la machine que vous utilisez. La déformation se produit lorsque des coins ou des parties entières de l’impression se recourbent vers le haut en raison d’un refroidissement inégal ou d’une adhésion au plateau incorrecte.
Nous ne saurions trop vous conseiller de consulter la "Science des matériaux" page afin que vous sachiez pourquoi la déformation se produit – cela peut vous aider à diagnostiquer et résoudre le problème sans lire cette page.
Comprenez la “Les pièces ne collent pas au plateau de construction” Page
Vous devez comprendre entièrement cette page afin de pouvoir commencer à essayer de résoudre vos problèmes de déformation. Une impression aura une probabilité exponentiellement plus élevée de se déformer lorsque soit une partie de l’impression, soit l’intégralité de l’impression, est trop éloignée du plateau de construction ou n’est pas correctement adhérente.
C’est assez facile à comprendre car plus la buse est éloignée du plateau, moins il y a d’adhésion au plateau, et plus il y a de chances que la pièce se recourbe plus tard dans l’impression.
Vous aurez besoin d’une jupe/brim pour tout matériau ayant un taux de retrait élevé et de fortes contraintes internes comme l’ABS. Pour de grandes impressions ABS non circulaires, vous aurez besoin d’un slurry ABS si vous ne pouvez pas maintenir une température ambiante d’environ 45°C.
Comprenez le matériau que vous utilisez, et envisagez éventuellement une alternative
Vous ne rencontrerez presque jamais de problèmes de déformation en utilisant un matériau tel que le PLA, car le PLA a un faible taux de retrait et moins de contraintes internes (bien que, pour mieux comprendre cela, référez-vous à la page “Science des matériaux” ). Les pièces PLA très grandes et très denses devraient utiliser un plateau chauffant et une jupe/brim, mais il est très rare d’obtenir de la déformation avec du PLA sur un plateau de construction nivelé.
L’ABS est une tout autre affaire, étant un thermoplastique amorphe avec beaucoup de contraintes internes lors de l’extrusion. Étant donné que l’ABS nécessite également une température plus élevée pour son plateau en raison de sa température de transition vitreuse supérieure, le différentiel entre le plateau et l’air ambiant est également augmenté.
Alors que l’ABS est excellent pour son prix et ses fonctionnalités, ce facteur peut rendre impossible l’obtention de certaines pièces sur votre machine sans déformation. C’est pourquoi il est important de comprendre les facteurs et caractéristiques recherchés pour votre impression et si vous pouvez utiliser un matériau alternatif.
Si vous exigez une fonctionnalité mécanique et une faible coût, mais que vous ne vous souciez pas d’un fini à la vapeur d’acétone ou d’une température de transition vitreuse élevée, nous recommandions auparavant d’essayer le PETG. Aujourd’hui, avec la nouvelle gamme de PLA de Polymaker, nous suggérons de consulter notre Polymax PLA ou leur PLA Pro. Ces deux options ont des propriétés mécaniques très solides et peuvent remplacer votre besoin d’utiliser de l’ABS, tant que la résistance à la chaleur n’est pas un facteur.
Certains nylons qui n’ont pas une température de transition vitreuse élevée auront néanmoins une forte probabilité de se déformer. Cela s’explique par le fait qu’ils sont semi-cristallins avec des structures qui occupent moins d’espace lorsqu’elles sont alignées (à température ambiante) que lorsqu’elles sont chaotiques (extrudées). Le nylon se cristallise essentiellement sur votre plateau d’impression et provoque la déformation. Cela dit, nous avons implémenté notre technologie Warp Free sur les nylons que nous proposons, ce qui signifie que vous ne devriez pas rencontrer ce problème. Vous pouvez en savoir plus sur la "Science des matériaux".
Pour le polycarbonate et les mélanges de polycarbonate, nous préférons utiliser le produit PC de Magigoo pour une adhésion correcte au plateau.
Imprimer plus lentement et augmenter la température d’impression
Cela peut ne pas fonctionner pour tous les matériaux, mais pour l’ABS et l’ASA, vous pouvez aider à réduire vos problèmes de déformation en extrudant plus lentement et à une température plus élevée. Comme nous le couvrons dans notre “Science des matériaux” page, imprimer plus lentement donne au matériau plus de temps pour relâcher ses contraintes. Cela signifie qu’une vitesse d’extrusion plus faible réduira vos problèmes de déformation.
Il en va de même pour la température d’extrusion. Augmenter la température d’extrusion signifie plus de mouvement au sein du matériau. Plus de mouvement + plus de temps pour relâcher les contraintes = moins de déformation. Imprimer l’ABS aussi lentement que possible sur votre machine, avec des températures d’impression allant jusqu’à environ 250–260°C, peut aider à réduire ces contraintes internes et, par conséquent, diminuer la déformation.
Impression dans un environnement clos
Lorsque vous imprimez une pièce sur un plateau chauffant, vous travaillez automatiquement dans un environnement avec des températures ambiantes inégales. Lorsque la pièce est autour de 30°C et votre plateau chauffant à 110°C, il y a un changement rapide de température pour les pièces proches du plateau. Bien que les contraintes internes puissent être la principale raison de votre déformation, cette différence de température extrême provoquera également des problèmes de déformation.
Imprimer dans une machine fermée permet à l’air ambiant de rester un peu plus chaud, en raison de la rétention de la chaleur dégagée par le plateau. Cela signifie que l’air ambiant est plus proche de la température de transition vitreuse de l’ABS, permettant plus de mouvement dans le matériau et lui donnant plus de temps pour relâcher les contraintes. Nous recommandons une température ambiante d’au moins 50°C lors de l’impression en ABS ou ASA.
Vous pouvez acheter une imprimante fermée, ou partiellement fermée, ce qui fonctionne très bien si vous pouvez vous les permettre. Vous pouvez aussi construire une enceinte DIY avec de l’acrylique découpé au laser et quelques pièces imprimées. Ou vous pouvez trouver une autre construction pour laquelle quelqu’un a publié des instructions en ligne.
Lorsque vous imprimez une pièce ayant une forte probabilité de se déformer dans une machine fermée, vous voudrez laisser le plateau à sa température d’impression pendant environ 5–10 minutes pour permettre à l’air ambiant de se réchauffer. Une bonne température ambiante pour l’ABS serait de 50°C, et idéale jusqu’à 65°C. Évidemment, vous ne voudriez pas imprimer du PLA dans ce type d’environnement, car cela se situe autour ou au-dessus de sa température de transition vitreuse.
De nombreux problèmes peuvent survenir lorsque vous permettez à l’air ambiant d’atteindre une telle température. Les moteurs pas à pas et autres éléments électroniques peuvent surchauffer et causer un dysfonctionnement de votre imprimante. C’est pourquoi vous devrez, si possible, avoir votre alimentation et votre carte en dehors de la chambre fermée, disposer suffisamment de dissipateurs thermiques répartis, et garder un ventilateur actif sur tout ce qui chauffe trop.
Même dans ce cas, vous pouvez encore rencontrer des problèmes, donc assurez-vous de comprendre quelques principes de base de la thermique et du génie mécanique avant d’amener votre air ambiant à 60°C ou plus.
Assurez-vous que le plateau de construction ne perd pas de chaleur en cours d’impression
Si votre carte surchauffe ou si vous avez des problèmes de connectivité avec votre plateau chauffant, la température peut chuter en cours d’impression. Si vous ne surveillez que le début de votre impression et revenez lorsque celle-ci est terminée, vous pourriez ne même pas remarquer que cela se produit autrement qu’en retrouvant une pièce déformée.
Delamination des couches
Vous ne considèrerez peut-être pas cette défaillance comme une « déformation », mais elle a presque toutes les mêmes raisons de se produire. C’est pourquoi elle n’est pas incluse dans la “Mauvaise adhésion des couches” page.
Si vous avez une adhésion au plateau incroyable, par exemple lorsque vous utilisez un slurry ABS, mais que vous imprimez une grande pièce dans un environnement ouvert - vous pouvez connaître de la délamination au lieu de la déformation.
La délamination se produit lorsque deux couches se séparent l’une de l’autre, même en prenant toutes les précautions d’adhésion des couches. Cela est dû aux mêmes gradients de température et contraintes internes expliqués précédemment, mais cela se produit lorsque les couches inférieures sont extrêmement bien collées au plateau de construction.
Le bas de votre impression peut ne pas se recourber vers le haut en emportant toute l’impression avec lui, mais plutôt l’adhésion entre les couches devient le point de rupture pour ce retrait/ces contraintes internes.
Si cela vous arrive, vous devrez vérifier les paramètres de votre trancheur ou changer drastiquement l’environnement/le matériau utilisé.
Nous n’avons constaté de délamination que sur de très grandes impressions PLA lorsque l’air ambiant est assez froid, tandis qu’elle peut être inévitable sur des impressions ABS hautes ne se trouvant pas dans un environnement clos.
Vos paramètres peuvent être ajustés pour aider à prévenir cette délamination. Plus votre pièce est dense à l’intérieur, plus cela est susceptible d’arriver, donc essayez d’imprimer votre pièce avec moins de remplissage et quelques parois supplémentaires. Imprimez plus lentement et à une température plus élevée pour également ralentir la libération des contraintes et augmenter le mouvement. Vous pouvez augmenter le diamètre de votre buse pour accroître le nombre d’enchevêtrements entre les couches. Plus important encore est une enceinte maintenant la température ambiante élevée.
Notre technologie Warp-Free™ :
Cette technologie est utilisée par Polymaker dans leur famille PolyMide™ (matériau à base de nylon). Nous avons déjà beaucoup appris au sujet des problèmes de déformation et des causes potentielles plus tôt dans cette page. Cette technologie résout l’une des causes racines des problèmes de déformation : la cristallisation.
En effet, le nylon est réputé difficile à imprimer en raison de son comportement de déformation, car lors de l’impression, la formation rapide de cristaux au sein de chaque couche crée beaucoup de contraintes internes - entraînant une déformation des pièces.
La technologie de Polymaker ne réduit pas seulement ces contraintes, elle augmente aussi les propriétés mécaniques de la pièce. La technologie ralentit le taux de cristallisation du polymère, ce qui l’empêche de former rapidement de petits cristaux au sein de chaque couche au fur et à mesure de l’impression. À la place, elle permet au polymère de construire lentement de gros cristaux à travers les couches, puisque plusieurs couches ont le temps d’être imprimées avant la formation des cristaux. Ces cristaux à travers les couches augmenteront également de manière significative l’adhésion inter-couches. C’est aussi la raison pour laquelle Polymaker recommandera d’orienter la pièce après le processus d’impression. Le recuit (annealing) garantit que la pièce a atteint son plus haut degré de cristallinité, fournissant les meilleures propriétés thermiques et mécaniques.
Résumé des moyens de réduire la déformation
Lisez la «Sciences des matériaux” page sur ce site avant de lire cette page. Cela vous aidera à comprendre pourquoi la déformation se produit réellement.
Assurez-vous que votre plateau est nivelé et que la hauteur Z est correcte au démarrage de votre impression.
Utilisez votre méthode d’adhésion au plateau préférée. Nous apprécions particulièrement la gamme Magigoo ou la ligne Vision Miner Nano Polymer pour l’adhésion au plateau.
Imprimez lentement et chaud pour donner au matériau plus de temps pour relâcher les contraintes et augmenter le mouvement au sein du matériau.
Imprimez avec une jupe/brim.
Connaissez les paramètres d’impression appropriés pour le matériau que vous utilisez.
Essayez d’utiliser un matériau avec un taux de retrait et des contraintes internes plus faibles pour des applications similaires (Polymax PLA, PLA Pro, PETG, CFR-ABS, PolyMide CoPA, etc.).
Utilisez une imprimante 3D fermée, ou construisez une enceinte pour votre machine, mais comprenez le risque de surchauffe des pièces.
Assurez-vous que le plateau de construction maintient sa température tout au long de l’impression.
La délamination survient sur les pièces plus hautes qui ont une bonne adhésion au plateau. Vous devrez réduire la densité de votre pièce, imprimer dans un environnement clos, ou utiliser un matériau différent pour résoudre ce problème.
Imprimez avec une buse de plus grand diamètre pour plus d’enchevêtrements entre les couches.
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