Est-il nécessaire de chauffer le filament avant de l'utiliser ?

Vérifiez pourquoi et comment vous devez sécher les matériaux d'impression 3D.

Est-il nécessaire de chauffer le filament avant de l'utiliser ?
Vérifiez pourquoi et comment vous devez sécher les matériaux d'impression 3D.

Pourquoi les filaments absorbent-ils l'humidité ?

Pour que le processus d’impression 3D fonctionne correctement, il est essentiel de sécher les filaments avant l’utilisation. En savoir plus sur le séchage de PEEK, ULTEM, ABS. Le nylon. . .

Effet négatif de l'humidité sur les filaments

L’hygroscopicité, ou la susceptibilité à l’absorption d’humidité par le filament, est un phénomène indésirable dans ce cas, mais il se produit très souvent, surtout parmi les matériaux d’ingénierie. Comment cela se présente-t-il en pratique ? L’eau se dépose sur les couches extérieures de la matière et pénètre vers l’intérieur, ce qui a un impact direct sur le processus d’impression 3D et les modèles.

L’hygroscopicité des filaments pose des problèmes importants lors du processus d’impression lui-même, pas toujours visibles au premier coup d’œil. Même une petite quantité d’humidité dans la matière peut avoir un impact négatif sur :

  1. les paramètres mécaniques de l’impression – dans le cas de l’impression à partir de matériaux d’ingénierie qui ont des propriétés spécifiques, nous ne pouvons pas nous permettre de perdre leurs paramètres mécaniques
  2. la qualité du modèle – la possibilité d’apparition de bulles sur les parois de la pièce imprimée
  3. le laminage des couches – la capacité d’interconnexion des couches d’impression successives
  4. une porosité élevée – la matière qui a absorbé l’humidité peut présenter une structure « moussante » après l’impression. Cela implique une grande quantité de pores qui se forment lorsque le filament est extrudé de la buse. Les molécules d’eau en contact avec la buse chauffée s’évaporent pour former des bulles. Cela se traduit directement par la densité de la structure de l’impression (qui peut être démontrée par une couleur plus claire) et la précision dimensionnelle.

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lipiec
La température d’échauffement est importante. C'est pourquoi il est très important de préparer un filament pour l’impression 3D en suivant les recommandations spécifiques pour une matière donnée et de la chauffer à une température permettant d'éliminer complètement l'humidité. Chez 3DGence, avant d'émettre une recommandation, nous vérifions différentes possibilités pour faciliter au maximum le travail des utilisateurs d'imprimantes industrielles 3D- 3DGence INDUSTRY F340 et 3DGence INDUSTRY 420.
Łukasz Lipiec, Technical Sales Support Engineer

Séchage de la matière d'impression 3D

La clé pour obtenir les propriétés souhaitées de la pièce imprimée est de chauffer correctement la matière avant de commencer l’impression. En quoi consiste ce processus ?

Afin d’éliminer l’excès d’humidité de la matière, il est nécessaire de placer la bobine de filament dans un dispositif approprié permettant son séchage. La durée et la température auxquelles l’opération d’échauffement doit être effectuée dépendent de la matière utilisée.

À quelles températures les matières doivent-elles être chauffées ?

La plupart des matériaux d’ingénierie doivent être chauffés avant de commencer l’impression afin d’éliminer l’humidité, qui est absorbée par le filament de l’environnement. Dans des conditions d’échauffement appropriées, nous pouvons observer l’évaporation de l’humidité de la matière. Il faut faire attention lors du choix de la température, une température trop élevée peut déformer le filament. Il est recommandé de respecter les conseils du fabricant.

Comment savoir à quelle température sécher la matière avant de l'utiliser ?

L’équipe de R&D chez 3DGence vérifie les conditions dans lesquelles la matière fonctionne le mieux avant de mettre en œuvre toute nouvelle matière. Sur la base de sa propre expérience, l’équipe élabore des recommandations qui peuvent être utilisées par chaque utilisateur des machines 3DGence.

Vérifiez quelles sont les recommandations pour certains matériaux d’ingénierie pour leur échauffement lorsqu’ils sont retirés de l’emballage.

  • PA6 [3DGence] :
    • la nécessité de chauffer la matière à 60 °C pendant au moins 24 h.
  • Nylon 680 [Taulman3D] :
    • la nécessité de chauffer la matière à 70 – 80 °C pendant environ 8 heures.
  • ULTEM AM9085F-1010 [Sabic] :
    • la nécessité de chauffer la matière à 120 °C pendant au moins 24 h
  • PolyMide CoPa [Polymaker]
    • la nécessité de chauffer la matière à 60 – 80 °C pendant environ 12 h
  • PEKK-A [Kimya]
    • la nécessité de chauffer la matière à 60 °C pendant au moins 12 h
  • PEEK [3DGence]
    • la nécessité de chauffer la matière à 75 °C pendant environ 24 h
Le matériau PA6 a été chauffé à 65°C pendant 24 heures (cette température est trop basse pour ce matériau)
PA6 filament - proper drying temperature
Le matériau PA6 a été chauffé à 85°C pendant 24 heures (c'est la bonne température pour obtenir de bons résultats)

Comment faire sécher les filaments ?

Une bonne préparation des matières est nécessaire pour que le processus d’impression soit correct. Il existe plusieurs méthodes permettant de sécher les filaments.

1. Utilisation d’une chambre des filaments chauffée

La tâche de la chambre est de maintenir les filaments dans un milieu à température élevée, ce qui empêche la pénétration de l’humidité, la modification des paramètres et des dimensions de la matière. Les imprimantes INDUSTRY de 3DGence sont équipées d’une chambre des filaments chauffée qui peut atteindre la température :

  • jusqu’à 70 °C pour 3DGence INDUSTRY F340,
  • jusqu’à 50 °C pour 3DGence INDUSTRY F420.

2. Utilisation d’une étuve de séchage dédiée à l’échauffement.

Il existe sur le marché de nombreux appareils dédiés au séchage des matières.

Chez 3DGence, nous utilisons une étuve de séchage professionnelle SLW 53 pour chauffer les matières avant utilisation [télécharger les spécifications techniques]

Séchage des filaments dans le four. Est-ce une bonne idée ?

L’opération de séchage des filaments, en tant que partie indispensable du processus d’impression 3D industrielle, doit être effectuée dans des conditions totalement contrôlées et prévisibles. Le séchage des filaments dans le four ne permet pas un contrôle total et peut même entraîner des dommages matériels et l’interruption de tout le processus d’impression.

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3DGence Drying Oven SLW 53
3DGence INDUSTRY F420

Un filament peut-il prendre l'humidité pendant les heures d'impression ?

Oui, même si nous chauffons le filament avant l’impression, pendant le processus lui-même, qui est souvent assez long, le filament peut à nouveau absorber l’humidité de l’environnement s’il n’est pas correctement protégé. Par conséquent, pour imprimer à partir de matériaux d’ingénierie ayant des propriétés hygroscopiques élevées, nous devrions utiliser des imprimantes industrielles 3D équipées d’une chambre à filaments chauffée. Une chambre à filaments chauffée maintient une température élevée et restreint l’accès de l’air de l’environnement de l’imprimante, empêchant la matière d’absorber à nouveau l’humidité.

Voyons quel peut être l'impact de l'humidité sur l'impression.

Selon les recommandations, la matière ULTEM doit être chauffée pendant 24 heures à 120 ⁰C. Pour les besoins de ce test, nous avons vérifié ce qui arrivait à l’impression si la matière n’a pas été séchée avant le processus d’impression. Dans la chambre des filaments chauffée de l’imprimante 3DGence INDUSTRY F420, nous avons placé un ULTEM non chauffé et commencé à imprimer.

La photo de l’impression 3D nous montre qu’au fil du temps, la chambre chauffée de l’imprimante 3DGence INDUSTRY F420 a contribué à l’évaporation de l’humidité des bobines de matériau extérieures. Cela a eu un impact significatif sur la qualité du modèle, qui s’est améliorée avec l’élimination progressive de l’eau du filament. La porosité de l’échantillon imprimé a également diminué avec le temps.

Comment savoir que notre matière a absorbé de l'humidité ?

Un emballage hermétique directement du fabricant ne garantit pas que notre matière n’absorbera pas l’humidité et sera apte pour l’impression sans préparation préalable. Bien qu’il n’y ait pas de différences visuelles visibles, en fait, seules la mesure du poids et l’aspect de la pièce imprimée elle-même peuvent indiquer que la matière a absorbé une certaine quantité d’eau.

1. Réalisation d’une impression 3D

Si nous ne disposons pas d’un filament bien préparé, pendant l’extrusion de la matière de la buse nous pouvons :

  1. observer la formation de bulles sur la pièce imprimée,
  2. observer l’évaporation visible de l’humidité,
  3. entendre des sifflements ou des crépitements pendant l’impression.

Il en résulte la perte de la matière refoulée dont est faite la couche et l’introduction de pores dans la structure de l’impression, ce qui affaiblit l’élément final.

2. Mesure du poids de la matière

Le poids du filament dans l’emballage peut être similaire au poids de la matière laissée dans un environnement humide, ce qui indique que le fabricant du filament ne garantit pas toujours des conditions appropriées lors de l’emballage. 

Exemple :

Après déballage, le poids du filament Nylon 680 [Taulman] était de 466,5 g (le poids de la bobine soustrait). La matière a été laissée pendant 24 heures dans des conditions de température moyenne de 23 °C et d’humidité de l’air de 48 %. La matière a-t-elle absorbé l’humidité de l’environnement ? Oui, après avoir pesé la matière, il s’est avéré qu’elle avait augmenté son poids de 0,6 g pour atteindre 467,1 g. Un prétraitement avant impression s’est avéré nécessaire. La matière a été chauffée comme recommandé et placée pendant 8 heures dans une chambre d’impression chauffée, à 70 °C, dans la machine 3DGence INDUSTRY F340. L’échauffement de la matière a fait réduire son poids à 464,2 g. Cela signifie que le processus d’échauffement a permis d’éliminer 2,9 g d’humidité du filament, soit 0,62 % du filament avant l’échauffement.

Pièce imprimée en 3D réalisée en Nylon 680 Taulman, le matériau n'a pas été chauffé avant utilisation
Pièce imprimée en 3D avec du Nylon 680 Taulman, le matériau a été chauffé à 85°C pendant 24 heures

Conclusions

Conclusions

  1. Il est important que nous utilisions consciemment les matériaux d’impression en 3D.
  2. Le prétraitement est crucial et une bonne préparation de la matière pour l’impression aura un impact significatif sur notre impression finale.
  3. Il est utile de suivre les recommandations des fabricants de matériaux ou profiter des bases de connaissances telles que https://3dgence.com/support/.
  4. N’oublions pas que même s’il n’y a pas de différences visibles après avoir déballé la matière, cela ne signifie pas que le filament n’a pas absorbé d’humidité. Nous ne pouvons le vérifier qu’en mesurant le poids du filament et en observant l’aspect de l’impression elle-même. Pour la sécurité du processus et de l’impression, supposons toujours que la nouvelle matière, même hermétiquement emballée, doit être séché conformément aux recommandations du fabricant.
  5. Assurons-nous également que le filament est correctement protégé contre l’humidité pendant le processus d’impression lui-même. Les chambres chauffées des imprimantes 3D industrielles garantissent le maintien de notre matière à la bonne température.
  6. Il est également important de stocker et de protéger correctement le filament une fois l’impression terminée (hermétique avec le déshumidificateur dans un endroit ombragé).

Comment choisir une imprimante 3D industrielle pour son entreprise ?

L’imprimante 3D industrielle peut être une machine complémentaire qui soutiendra les processus de fabrication traditionnels. Choisir une machine adaptée à vos besoins n’est pas une tâche facile. Si vous souhaitez en savoir plus sur l’imprimante 3D industrielle qui conviendra à votre entreprise, vous pouvez consulter des experts en impression 3D : [email protected] com

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