Il existe de nombreux paramètres à prendre en compte afin d’assurer la réussite de votre impression 3D. Les imprimantes 3D FDM ou FFF utilisent des buses pour l’extrusion des filaments afin de fabriquer vos pièces en 3D. Nous allons voir ici l’essentiel de ce qu’il vous faut savoir au niveau des buses d’impression 3D.
Les matériaux des buses pour imprimantes 3D
Les buses en laiton
Les buses en laiton sont les buses les plus utilisées dans l’impression 3D car elles sont peu coûteuses et sont utilisables avec la plupart des filaments comme le PLA, l’ABS, l’ASA, le PETG, le nylon etc…
Les buses en laiton sont également idéales car le laiton à une très bonne conductivité thermique mais il s’use rapidement et il est donc déconseillé d’utiliser les buses en laiton pour imprimer des filaments abrasifs comme les filaments chargés avec des fibres de carbone.
Température maximum des buses en laiton : 300°C
Avantages buses laiton :
Performances thermiques et bas prix
Inconvénients buses laiton :
Faible résistance à l’usure et ne convient pas aux matériaux abrasifs
Les buses en acier inoxydable
Les buses en acier inoxydable permettent l’impression 3D de filaments corrosifs (à ne pas confondre avec abrasifs) et également l’impression de pièces pour le domaine alimentaire ou médical car les buses en inox ne contiennent pas de plomb comme les buses en laiton. Elles conviennent également aux filaments abrasifs pour de petites utilisations.
Elles permettent également un bon compromis en termes de prix entre le laiton et l’acier trempé.
L’inox ayant une conductivité thermique inférieur au laiton, il vous faudra chauffer un peu plus votre buse. Il est préférable également de baisser légèrement votre vitesse d’impression pour une utilisation optimale.
Température maximum des buses en inox : 350°C
Avantages buses inox :
Meilleure résistance à l’usure que le laiton et peut être utilisé pour des filaments alimentaires
Inconvénients des buses inox :
Conductivité thermique plus faible que les buses laiton et résistance à l’usure inférieure aux buses en acier trempé.
Les buses en cuivre plaquées nickel
Le cuivre est un métal offrant une conductivité thermique très élevée. En comparaison avec une buse en laiton, le cuivre offre une conductivité trois fois supérieure. Le cuivre offre une meilleure stabilité de la température lors de l’impression et la protection en nickel réduit l’adhérence du filament à l’intérieur de la buse. Les buses en cuivre plaquées avec du nickel permettent également d’atteindre des températures d’impression de 500°C.
Température maximum des buses cuivre / nickel : 500°C
Avantages buses cuivre / nickel :
Conductivité thermique élevée, polyvalence, résistance à l’usure supérieure aux buses en laiton.
Inconvénients buses cuivre / nickel :
Dureté inférieure à celle de l’acier trempé et ne convient pas pour une utilisation régulière avec des filaments abrasifs
Les buses en acier trempé
Les buses en acier trempé permettent l’impression de filaments chargés comme les filaments avec fibres de verre, fibres de carbones ou fibres de kevlar. Les buses en acier trempé ont une résistance dix fois plus élevée qu’une buse en laiton.
L’acier ayant une conductivité thermique faible, il vous faudra augmenter votre température d’impression.
Température maximum d’une buse en acier trempé : 500°C
Avantages des buses en acier trempé :
Haute résistance à l’usure et durabilité avec les filaments abrasifs
Inconvénient des buses en acier trempé :
Faible conductivité thermique et qualité d’impression pouvant baisser
Les buses en rubis
Les buses rubis, dont la pointe de la buse est en rubis, offrent une très haute résistance à l’usure et une très bonne conductivité thermique grâce à son corps en laiton.
La buse rubis avec corps en laiton est une buse très intéressante pour les filaments abrasifs offrant un très bon rapport conductivité thermique / durabilité.
Température maximum des buses rubis : 500°C
Avantages des buses rubis :
Bonne conductivité thermique, haute résistance à l’usure et résistance aux températures élevées d’impression.
Inconvénients des buses rubis :
Prix élevé
Les diamètres des buses d’impression 3D
Les buses d’impression 3D existent avec différents diamètres de 0.2mm jusqu’à 1.2mm. Ces différences de diamètre vont permettre des impressions avec des précisions et des vitesses d’impression différentes.
Les buses de 0.2 à 0.4mm
Les buses de petit diamètre permettent des impressions 3D avec une très bonne précision. L’inconvénient est que les buses de petit diamètre sont utilisées avec des hauteurs de couches faibles pour accroître la qualité d’impression ce qui fera augmenter votre temps d’impression même si ce paramètre dépend également des réglages de votre logiciel de tranchage (slicer).
Les buses de 0.5 et 0.6mm
Les buses d’un diamètre de 0.5 et 0.6mm permettent des résultats satisfaisants en termes de qualité d’impression et également un gain de temps d’impression.
Les buses à partir de 0.8mm
Les buses ayant un diamètre de sortie égal ou supérieur à 0.8mm permettent des impressions plus rapides mais entraînent une diminution de la précision des détails de vos impressions 3D.
Ces buses de grand diamètre sont à utiliser pour des impressions 3D de grands volumes et n’ayant pas pour objectifs la fabrication de pièces esthétiques.
Le cas des buses Volcano et Super Volcano
Les buses de type Volcano ou super Volcano sont des buses plus longues et leur conception permet de chauffer une plus grande quantité de filament et donc d’être utilisées avec des vitesses d’impression plus rapide que les buses standards.
Les hauteurs de couches en fonction du diamètre de la buse
Afin de fabriquer une pièce solide, il faut que l’adhésion entre les couches se fasse parfaitement.
Pour cela, il vous faut calculer la hauteur de couche minimale ou maximale en fonction du diamètre de votre buse.
La règle est très simple, la hauteur de couche minimale est égale à 25% du diamètre de la buse et la hauteur maximale à 80%
Exemple pour une buse de diamètre 0.4mm :
Hauteur de couche maximale : 0.4 x 0.8mm = 0.32mm
Hauteur de couche minimale : 0.4 x 0.25mm = 0.1mm
L’épaisseur de coque des impressions 3D
L’épaisseur de coque (contour, couches supérieures solides et couches inférieures solides) de votre impression 3D sera forcément un multiple du diamètre de sortie de votre buse.
Pour la plupart des applications 3D, une épaisseur de coque de 0.8mm sera suffisante soit 2 contours avec une buse standard de diamètre 0.4mm. Mais si vous utilisez une buse d’un diamètre de 0.8mm alors vous gagnerez beaucoup de temps d’impression car la buse aura besoin de passer une seule fois !
Pour les applications mécaniques, il est nécessaire d’utiliser une épaisseur de coque minimum de 1.2mm et jouer sur le pourcentage de remplissage interne afin d’avoir une pièce la plus solide possible.
Exemple concret sur la vitesse d’impression en fonction du diamètre de la buse, de la hauteur de couche et de l’épaisseur de coque
Exemple avec un cube de calibration de 50x50x50mm
1er essai : buse standard de 0.4mm et épaisseur de couche de 0.2mm (coque 0.8mm) (Vitesse 40mm/s) remplissage 25%
Durée d’impression 3D (Simplify 3D) : 4 heures et 51 minutes
2eme essai : buse standard de 0.8mm et épaisseur de couche maximal de 0.64mm
Durée d’impression 3D (Simplify 3D) : 56 minutes
3eme essai : buse volcano de 0.8mm et épaisseur de couche maximal de 0.64 + vitesse augmentée de 50% soit 60mm/s
Durée d’impression 3D (Simplify 3D) : 39 minutes