Problèmes d'adhérence sur la plaque de construction dans les imprimantes à grand volume

Les imprimantes 3D de grande taille offrent un potentiel considérable pour produire des prototypes, outillages et pièces finies de grandes dimensions au cours d'une même session d'impression. Mais cette évolution soulève inévitablement des problèmes récurrents, notamment en ce qui concerne l'adhérence sur le plateau de construction, devenant un facteur déterminant entre la réussite ou des retards coûteux et chronophages. En outre, les dimensions des pièces ou des plateaux d'impression posent des défis spécifiques nécessitant des solutions adaptées.

Pourquoi l'augmentation d'échelle amplifie les problèmes d'adhérence :

1. Contraintes thermiques accrues : les impressions de grande taille utilisent des dizaines de fois plus de matière. Lorsque ce matériau se contracte et refroidit, il génère d'importantes contraintes internes. Ces forces se concentrent sur la première couche au niveau de l'interface avec le plateau. La différence de refroidissement sur une grande surface est plus prononcée sur un plateau large, entraînant des forces de déformation plus élevées qui soulèvent les bords des pièces.

2. Leviers et moments de torsion : Une grande pièce plate constitue un long bras de levier. La moindre déformation/soulèvement d'un coin représente un avantage mécanique considérable pour détacher complètement l'impression du plateau. Un léger soulèvement peut suffire pour une petite impression, mais dans le cas d'une grande impression, cela peut facilement entraîner une dégradation aboutissant à un détachement catastrophique.

3. Imperfections de la surface : Obtenir une surface parfaitement plane et uniforme sur un plateau de construction extraordinairement grand est simplement plus difficile. En effet, des différences d'altitude, des bosses ou des creux, qui n'auraient posé aucun problème sur un petit plateau, deviennent des défauts critiques lorsqu'une première couche large s'étend sur toute la surface. De plus, les huiles, poussières, etc., disposent d'une plus grande surface sur laquelle peuvent adhérer.

4. Temps d'impression prolongés : Les grandes impressions prennent des heures, voire des jours. Cette période prolongée donne plus de temps aux contraintes thermiques pour s'accumuler et agir le long de l'interface d'adhérence. La nature de l'environnement, telle qu'un courant d'air ou des variations de température dans la pièce, influence également de manière plus importante sur la durée.

5. Comportement des matériaux : Les matériaux qui ont tendance à se rétracter et à se recourber (comme l'ABS, le Nylon, ou même un grand objet imprimé en PETG) accentuent ces effets à grande échelle. Les forces engendrées peuvent facilement surpasser les techniques normales d'adhérence.

Stratégies pour garantir une adhérence réussie à grande échelle :

Surmonter ces défis nécessite une approche multifacette :

1. Préparation minutieuse du plateau :

Le nettoyage est primordial : Immédiatement avant chaque impression de grande taille, nettoyer la surface de construction avec de l'alcool isopropylique de haute pureté (IPA >90 %) ou des nettoyants spécialisés. L'ennemi est l'empreinte digitale.

Nivellement précis : Profitez au maximum du mécanisme de nivellement du plateau d'impression (manuel ou automatique). Le nivellement est effectué, lorsque possible, pour cartographier et compenser les irrégularités de surface sur l'ensemble du plateau. Vérifiez régulièrement.

Choix de la surface : Choisissez des surfaces adaptées à votre matériau préféré (par exemple PLA/PETG = PEI texturé, Nylon = garolithe, etc.) offrant une bonne adhérence. Assurez-vous que la surface soit lisse et sans défaut.

2.Optimisation des paramètres de la première couche :

Ralentissez : Imprimez la première couche beaucoup plus lentement (par exemple 15-30 mm/s). Cela permet de placer chaque ligne avec précision et de la fixer avant le passage suivant.

Légère pression : Une hauteur d' buse correcte (décalage Z). La première couche doit être légèrement écrasée afin d'assurer une surface de contact maximale, mais pas trop basse au risque d'abîmer ou de boucher la buse.

Augmentez la température : Réglez légèrement plus élevée la température de la buse et celle du plateau pendant l'impression de la première couche par rapport au reste de l'impression. Cela améliore l'écoulement et l'adhérence du matériau.

3. Utilisation d'agents d'adhésion robustes :

Bords : Un bord lâche (5 à 15 mm +) est également nécessaire dans plusieurs cas. Il augmente considérablement la surface adhérant au plateau, agissant ainsi comme une ancre contre les forces de déformation qui tirent sur le périmètre de la pièce.

Radeaux : Dans les cas de matériaux ou géométries extrêmement difficiles, susceptibles de se déformer de manière irréparable, un radeau peut offrir le meilleur soutien d'adhésion et isoler thermiquement le modèle, mais cela augmente le temps de post-traitement et consomme du matériau.

Adhésifs : Des adhésifs de bonne qualité, formulés en suspension pour résister aux hautes températures (par exemple des suspensions spécialement formulées pour ABS, des adhésifs à base de PVA ou même un laque spécialement conçue pour l'impression 3D) peuvent fonctionner efficacement sur de grandes surfaces. Application uniforme et fine.

4. Contrôle de l'environnement :

Enceintes : Accordez à ces impressions une marge importante par rapport à l'ABS ou au nylon, où presque tout bénéficierait de l'utilisation d'une enceinte. Celle-ci maintient une température ambiante relativement élevée et constante sur tous les côtés de l'impression, réduisant ainsi le taux de refroidissement et les gradients thermiques responsables du gauchissement de manière excessive. Pendant l'impression, laissez les ouvertures de l'enceinte aussi réduites que possible.

Courants d'air : Évitez de placer l'imprimante près de bouches de ventilation climatisée, de ventilateurs, ou près d'une fenêtre ou d'une porte ouverte, qui pourraient provoquer un refroidissement irrégulier.

5. Considérations relatives à la conception du modèle :

Éviter les angles aigus : Les angles aigus sur de grandes surfaces plates sont les zones les plus sujettes au gauchissement. La subdivision des angles ou l'ajout d'arrondis à la base du modèle permettront de répartir les contraintes sur l'ensemble du modèle.

Orientation : Orientez la pièce, autant que possible, de manière à éviter de placer de grandes surfaces planes entièrement fermées en contact direct avec le plateau. Cela peut être corrigé en inclinant le modèle légèrement.