Votre première fois en 3D
Avec des imprimantes performantes à moins de 300 euros, l’impression 3D FDM ou par ajout de matière est accessible à tous. Voici, pour l’occasion, les prémisses de l’impression avec le logiciel gratuit Repetier utilisé par bon nombre de constructeurs.
Sorte de référence dans le domaine, Repetier Host est un slicer ou un trancheur en bon français. Son rôle est de transformer un objet 3D, le plus souvent un fichier au format .STL en un code, dit G-Code que suivra l’imprimante pour superposer les couches de matière et fabriquer votre pièce. Livré en pratique avec un grand nombre d’imprimantes assemblées ou à assembler, ce produit a pour lui d’être assez simple. Aujourd’hui nous partons du postulat qu’il est livré avec votre machine et qu’il possède donc les pilotes de cette dernière. L’avantage est que vous n’aurez pas à rentrer les vitesses, les paramètres des matières ou encore la taille et la forme de votre « volume » d’impression. Dans notre cas, un volume cylindrique typique de la Micro Delta Rework d’e-Motion Tech. Seule la science-fiction imprime un objet en une fois, dans notre triste réalité de 2021, il faut imprimer des couches de matière. Cette opération se fait d’un clic, mais avant il va falloir choisir tous les paramètres pour obtenir une pièce de qualité ou tout du moins correspondante à vos attentes. Une fois la pièce au format .STL dessinée ou obtenue via les multiples sites de partage, il est temps de l’importer dans Repetier. Petit détail, mais détail qui compte, lors de l’importation Repetier est assez « coulant » et importe toutes les pièces, mêmes celles qui sont trop grandes pour le volume de votre machine. Dans ce cas, on utilise le module de contrôle de la pièce sur le plateau pour en réduire la taille.
Savoir s’orienter
Bien orienter votre pièce peut faciliter son impression, mais aussi en renforcer la solidité. En effet, l’impression par ajout de matière dispose une couche de plastique sur une autre, cela veut dire que la résistance sera moindre si le plastique travaille dans le sens des couches. Il peut donc être intéressant de placer l’impression de façon à ce qu’elle résiste mieux aux contraintes. Par exemple, si pour imprimer un boulon on peut l’imprimer verticalement, c’est une mauvaise solution. En effet, le pas de vis va travailler lui aussi verticalement et les couches pourraient se décoller. L’imprimer horizontalement lui donnera une meilleure résistance à l’étirement et donc au délaminage. Maintenant, passons au tranchage.
La première couche
La pièce va devoir « s’accrocher » au plateau. Avec un plateau offrant une bonne accroche, poser la pièce
directement est suffisant. Quand il est question d’une pièce compliquée ou d’une pièce qui pourrait subir un « wrapping » (décollement des bords lors de l’impression), il faut opter pour l’option « Brim », le trancheur ajoute alors une sorte de jupe autour de la pièce. Cela augmente la surface de contact et évite le wrapping, puisque les bords ne sont plus ceux de l’objet mais ceux du Brim. Le trancheur dispose d’une option qui, en moyenne, va de 0,5 à 1 cm autour de votre construction, mais dans les réglages il est possible d’aller plus loin. Si cela ne suffit pas, il reste l’option du « Raft » ou radeau. Ici le trancheur construit une plateforme sur le plateau et à partir de là, il construit la pièce. L’idée est simple, le radeau s’accroche au plateau et la pièce fusionne ou presque sa première couche avec le radeau, l’ensemble offre alors une meilleure résistance au décollage. Notez que si l’on place des supports directement sur le plateau, un Brim offre un côté pratique en stabilisant ces derniers. Les supports, aussi nommés échafaudages, sont là pour permettre à l’imprimante d’appuyer des couches dans le vide. Sans eux le filament va pendre, tomber, ou la pièce se déformer, on ne peut pas déposer de matière au-dessus du vide sans qu’elle s’affaisse, bien aidée par la gravité. Le trancheur peut, à la demande de l’utilisateur et c’est là où réside sa force, construire des pièces d’appui pour la construction principale. Ces éléments doivent être fins, faciles à supprimer après impression, mais suffisamment solides pour supporter les mouvements d’impression de l’extrudeur. On considère qu’à partir de 45° d’inclinaison audessus du vide, un support est nécessaire, mais si vous imprimez lentement il est possible qu’il soit nécessaire avant. La théorie veut que plus on imprime fin, moins les supports sont nécessaires car les couches étant plus fines, elles sont plus nombreuses sur une même distance au-dessus du vide que des couches épaisses. Dans le logiciel Repetier que nous utilisons aujourd’hui, il existe trois réglages d’usages sans rentrer dans les paramètres d’impression. Sans support, avec en contact avec le lit (plateau), ou partout. Les deux options avec support permettent de placer des supports au coeur de l’impression, alors que la deuxième ne va ajouter des supports qu’en partant du plateau
(CF image : supports A et B). Avec une imprimante mono extrudeur, il faudra enlever ces supports lors du post-traitement de l’objet, mais aussi croiser les doigts lors de l’impression. En effet, des supports trop légers pourraient casser et compromettre l’impression complète. Certains trancheurs comme Symplify 3D ont fait leur réputation sur l’impression de support, face à des solutions de constructeurs déficientes dans ce domaine. N’oubliez pas que les supports s’impriment, il faut donc plus de temps et plus de matière pour obtenir votre impression.
La bonne épaisseur
Ce que l’on va nommer la finesse d’impression est en fait la hauteur des couches qui vont s’additionner sur le plateau. C’est la composante Z de votre 3D en X, Y, Z. Plus la couche sera épaisse et plus la pièce présentera des surfaces en forme d’escalier. À l’inverse, plus on utilise des couches fines plus les détails sont précis, mais aussi plus il faut de temps pour imprimer votre objet. Un peu à l’image d’une imprimante papier, vous aurez donc au moins un mode précis et un mode brouillon dans les réglages de votre trancheur. Ajoutez que partout, on trouve un troisième niveau de qualité, que l’on pourrait dire normal. Pour une imprimante 3D, on devrait avoir des valeurs proches de 0.1, 0.2 et 0.3 mm pour une buse de 0.4 mm de diamètre. À moins de vouloir fabriquer un simple prototype pour vérifier son volume et ses formes, le mode brouillon ne sera pas votre meilleur allié et le bon usage se place entre le fin et le normal pour la quasi-totalité de vos impressions. Si vos pièces doivent subir un posttraitement, ces deux modes vous donneront aussi moins de travail de lissage pour obtenir une même finition.
Creuse ou pleine ?
La densité ou le pourcentage de remplissage de votre pièce va avoir une importance. Le trancheur offre la possibilité de régler à chaque impression ce niveau entre 0 % et 100 %. Autant dire que le premier ne sera à utiliser que si vous voulez une pièce transparente par exemple, simplement portée par sa peau externe, voire interne et rien d’autre. Pour ce qui est d’un remplissage total, soit de 100 %, il est aussi totalement inutile dans le cadre du PLA. Il se conçoit par exemple lors de l’impression d’un objet qui va s’user par frottement pour éviter de « tomber » sur du vide dès la première épaisseur usée. Sauf que ce type de pièce ne s’imprime pas en PLA mais plutôt en nylon, en ABS et autres matières résistantes. Pour un prototypage, 10 % seront la règle, voire pour une pièce d’exposition. Si l’on doit manipuler ou exercer des contraintes sur la réalisation, alors un remplissage de 20 à 30 % s’impose. Pour une pièce qui subira des efforts importants, le seuil de 70 % sera suffisant dans la majorité des cas.
Une fois tous les paramètres validés et la pièce tranchée, l’heure de l’exportation est venue. En principe, votre logiciel dispose de tous les paramètres de votre imprimante, il va alors exporter le G-Code, sorte de plan de construction couche par couche sous la forme d’un fichier dédié à votre imprimante. Il peut le transférer sur une carte mémoire ou alors, si l’imprimante est connectée à votre ordinateur, en commander l’impression directement. Cette dernière option peut sembler pratique mais elle impose que l’ordinateur soit proche de l’imprimante, que personne ne débranche le câble USB ou ne mette l’ordinateur en pause. À notre sens, investir dans l’option qui rend une imprimante 3D autonome semble indispensable.
La bonne adhérence
Avant de lancer l’impression, il faut s’assurer de l’adhérence du plateau. Pour cela, il existe trois méthodes simples pour un plateau chauffant ou non. La première c’est d’utiliser le « Blue Tape », c’est-à-dire un adhésif de masquage utilisé par les peintres. Le meilleur rapport adhérence/solidité, c’est d’utiliser la gamme bleue. Préférez les grandes largeurs, c’est plus simple à poser bord à bord sur votre plateau. L’avantage, ici, c’est que cet adhésif est peu coûteux et la rugosité de sa surface va permettre une accroche du plastique lors de l’impression des premières couches. Si l’on imprime
sans radeau, on peut utiliser son plateau plusieurs fois. L’autre solution de type adhésif se nomme le Kapton, c’est un film lisse de type polyimide qui offre une excellente adhérence au plastique chaud mais permet un décollage sans effort. L’autre avantage de ce film, c’est son aspect lisse qui permet d’obtenir une pièce tout aussi lisse sur la zone d’impression. Le Blue Tape ou le Kapton peuvent voir leur adhérence renforcée en les enduisant de colle blanche. Un simple tube de colle d’écolier et le tour est joué. Ne forcez pas, un film fin suffit à renforcer le pouvoir d’adhérence de votre support. Reste la solution plus permanente, car le support ajouté au plateau va subir beaucoup d’impressions : le BuildTak. Sa surface est légèrement granuleuse, ce qui favorise l’accroche de votre pièce lors de l’impression. C’est très efficace avec du PLA ou du G-Fil, et l’aspect de la couche en contact ne demande que peu d’efforts de finition pour être parfait. Le seul entretien, c’est de dégraisser avec du « vrai » alcool à brûler entre deux impressions. Certains constructeurs proposent de « frotter » avec une cale à poncer à gros grains quand le plateau se fait vraiment trop vieux pour lui donner un nouveau grip. La liste de ces solutions pour couvrir un plateau n’est pas exhaustive, mais ce sont les moins coûteuses et les plus faciles à mettre en oeuvre.
Faites bonne impression
Plateau paré, carte mémoire en place, le temps d’imprimer est venu. Par précaution, et si votre imprimante le permet, nous sommes amateurs de préchauffage. Cela permet de mettre le plateau et l’extrudeur en température et de lancer directement l’impression sans attendre. Vous l’avez sûrement déjà lu, le pire qu’il puisse arriver dans une impression, c’est le Wrapping, c’est-à-dire une torsion de la pièce lors de son impression due à une rétractation de la matière de façon non uniforme. Le plateau chauffant associé à un bon grip est un plus. Vous pouvez aussi tenter de fabriquer un coffrage permanent ou simplement une enceinte en carton autour de l’imprimante qui va permettre d’éviter les courants d’air et donc les refroidissements inopinés de la pièce. Maintenant, croisez les doigts et patientez pendant l’impression de votre pièce.
Pour le décollage du plateau, vous pouvez tirer sur la pièce, mais à trop forcer, la pièce risque de céder, voire de casser entre deux couches. La solution la plus simple, c’est d’utiliser la faible température de ramollissement du PLA. Si vous êtes arrivé trop tard en fin d’impression, remontez le plateau à une température de 60 degrés, cela devrait apporter un peu de souplesse aux couches en contact avec ce dernier et permettre un décollage plus facile. Au pire, vous pouvez vous aider d’une spatule en plastique, histoire de ne pas abîmer votre tapis d’impression. Maintenant, à vous de vous lancer dans votre première impression et votre première création. ■