L’adhésion, un problème ? Les solutions

Tout bon imprimeur est confronté un jour ou l’autre à des problèmes d’adhésion des pièces au plateau de son imprimante 3D, tout comme des problèmes de warping (déformation des extrémités de la pièce durant l’impression). De nombreux paramètres entrent en jeu : le type de filament, le plateau (matière et température), la distance de la buse, etc. Si les premières couches n’ont pas adhéré correctement, la réussite de l’impression est grandement compromise. Il existe bon nombre de solutions afin de pallier à ces problèmes. Nous allons vous donner ici le panel des solutions pouvant être mises en œuvre pour améliorer l’adhérence.

Le plateau, d’abord

Commençons par le commencement : le plateau de l’imprimante 3D. Selon les imprimantes, le plateau peut être constitué de différentes matières. Le revêtement d’origine du plateau est déterminant pour le choix des matériaux d’adhésion.

Les types de plateau

Un des plus courant est le verre, utilisé pour sa bonne résistance à la chaleur, aux rayures mais également pour sa solidité et sa planéité : vous pourrez y associer une très grande partie des matériaux d’adhésion que nous citerons par la suite. L’Ultimaker 2 est équipée d’un plateau verre.  Le verre est également résistant à l’acétone, ce qui lui permet d’être facilement nettoyé. Sa résistance aux rayures lui assure un nettoyage aisé des résidus à l’aide d’une lame de cutter par exemple.

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Le plateau verre de L’UM 2

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Le plateau de la FlashForge Dreamer (Kapton)

Les plateaux peuvent aussi être recouverts de Kapton d’origine, c’est le cas de la FlashForge Dreamer par exemple. Cela est pratique car il supprime la phase délicate de collage du Kapton, nous allons y venir par la suite.  En revanche, le Kapton reste un matériau sensible, l’utilisation de la laque est donc déconseillée. Attention aussi aux mouvements de la buse (trop proche) pouvant endommager de manière irréversible le Kapton.

Un autre type de plateau se trouve également sur certaines machines, comme la Buccaneer, il s’agit d’une surface rugueuse, s’utilisant généralement sur des plateaux non-chauffants. Il assure une bonne accroche pour le PLA, une bonne résistance car beaucoup moins sensible aux rayures que le Kapton. La laque et les rubans d’adhésion sont déconseillés sur ce type de plateau.

Un plateau c’est bien, chauffant c’est mieux !

Le plateau d’une imprimante 3D peut être chauffant ou non. Nécessaire ou pas ? Que les choses soient claires, une imprimante sans plateau chauffant aura du mal à imprimer autre chose que du PLA. Tous les filaments fondant à des températures supérieures à 200-220°C auront besoin d’un lit chauffant pour adhérer correctement : l’ABS, le PET, le Nylon, le PC …  La surface chaude du plateau permet de maintenir la partie déjà imprimée au chaud et assurer une bonne adhésion entre les couches et limiter le warping. Point noir du plateau chauffant : certaines machines ne peuvent monter qu’à une température limitée, et cela peut prendre beaucoup (beaucoup) de temps. Pensez-y lors du choix de votre imprimante. Pour des filaments difficiles à imprimer tel le polycarbonate, un plateau montant à 80°C sera le strict minimum, il faudra plutôt compter sur 100 – 120 °C pour une adhésion efficace. Un autre exemple de filament particulier, le PET. Il devient trop malléable au-dessus de 60°C.

Raft et brim, la solution « hardware »

Pourquoi ne pas améliorer l’adhérence par la structure même du modèle à imprimer ? Les logiciels d’impression 3D le proposent nativement par l’ajout d’un raft ou brim.

Le Raft consiste à ajouter une base de matière sous l’objet imprimé. Ainsi ce dernier ne sera pas imprimé directement sur la plateau mais sur cette base. Il s’agit d’une superposition d’environ 4 couches, sous forme de grille plus large que l’objet, permettant une meilleure accroche. Il assure aussi une meilleure stabilité durant le tout le temps de l’impression (idéal pour des impressions longues). Le problème de cette technique est qu’elle laisse des marques sur la pièce imprimée et est difficile à décrocher. Attention aussi aux objets fins et fragiles, car le retrait du raft risque d’en briser un morceau.

Exemple de Raft dans le logiciel Cura

Le brim est une très fine couche imprimée autour de la pièce. Il permet un bon maintien des petites parties imprimées vers l’extérieur de la pièce : par exemple les pattes d’une araignée. Très fin, le brim est beaucoup plus facile à retirer que le raft.

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Exemple de brim dans le logiciel Cura

Astuce : les raft et brim vous permettent d’ajuster les paramètres en live : températures, débit, fan, etc sur les machines qui le permettent.

Les matériaux d’adhésion

On entre dans le vif du sujet, quels matériaux d’adhésion utiliser ? Nous allons faire la liste (non exhaustive) des différents matériaux d’adhésion disponibles sur le marché et comment les utiliser.

Le BlueTape ou Mulker

Ruban d'adhésif Mulker de chez Filimprimante3D

Ruban d’adhésif Mulker

 Il s’agit d’un adhésif résistant à de hautes températures, donc compatible avec un plateau chauffant. Sous forme de rouleau, généralement en 50 mm de diamètre, il se place aisément sur le plateau et se décolle tout aussi facilement. Il permet une bonne accroche de la première couche et limite le warping.

Le principal défaut du ruban reste sa propension à laisser des résidus sur le dessous de la pièce imprimée. Son utilisation est recommandée pour le PLA, et sans plateau chauffant. Mais il est tout à fait possible de l’utiliser avec un plateau chauffant et donc avec de l’ABS, il fera le travail pour des petites pièces.

Attention également, les rubans adhésifs les plus courants sont en 50 mm de large. Sur des plateaux « standards » d’environ 200 mm de large, plusieurs bandes sont nécessaires afin de recouvrir l’ensemble du plateau. Cela laisse inévitablement une marque (joitunre des bandes) sur le dessous de la pièces imprimée.

Exemple de

Exemple de marque laissée par les bandes (gauche) | Exemple de résidus de BlueTape (milieu) | Exemple de surface lisse de PLA imprimé sur Mulker (droite)

Le Spray adhésif (DimaFix)

Exemple de warping avec l’utilisation d’une laque standard.

Utiliser une laque sur le plateau est une solution couramment utilisée. Elle possède cependant ses limites, et peut laisser place au warping (CF photo).

Des solutions professionnelles existent, comme par exemple le DimaFix. Il s’agit d’un spray haute adhésion spécialement développé pour l’impression 3D.

Ce spray s’utilise sur des plateaux non poreux, comme le verre par exemple. Pour que son action soit optimale, il est nécessaire de posséder un plateau chauffant. En effet, le spray doit être appliqué sur plateau puis ce dernier doit être chauffé à minium 50°C pour que l’adhésion commence à être efficace. Le DimaFix assure une impression sans warping, même pour les matériaux les plus coriaces : l’ABS, le Nylon, l’HIPS …

Attention, en fonction de la température du plateau, l’action du DimaFix sera plus ou moins efficace : plus elle sera haute, plus l’adhésion augmente.

Le DimaFix est une solution assez économique, une bouteille de 400 ml convient à plus de 100 impressions.

 

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Le Kapton

Rouleau de Kapton en 50 mm

Rouleau de Kapton en 50 mm

Il s’agit d’un film polyimide couramment utilisé dans la fabrication de circuit imprimé pour ses propriétés isolantes. Dans l’impression 3D il est utilisé pour ses propriétés de liaison avec le plastique à des températures dépassant 40°C. Aussi son utilisation sera efficace en présence d’un plateau chauffant. Le Kapton offre une très bonne adhérence pour les premières couches. Il est cependant assez difficile à mettre en place, il faudra être minutieux lors de la pose afin d’éviter les bulles. Le film Kapton est particulièrement fin. Un gros avantage du Kapton : plusieurs diamètres de rouleaux existent (50, 100, 200 mm etc…), ce qui permet de limiter grandement le nombre des bandes et donc les mauvaises liaisons entre les bandes. Cependant, le Kapton reste assez fragile de part sa grande finesse, attention à ne pas lui donner un coup de cutter ou à trop approcher la buse !

Les colles en bâton, Pritt, UHU

Bâton de colle Pritt

Bâton de colle Pritt

Ressortez vos trousses d’écolier, elles vous seront utiles ! En effet les colles en bâton représentent une très bonne alternative pour l’adhésion au plateau des imprimantes 3D. Il s’agit d’une solution économique pour palier aux problèmes d’adhésion.  La colle en stick s’utilise pour des impressions de petites ou grandes tailles. Il suffit simplement d’appliquer la colle sur le plateau. Il est encore une fois préconisé l’utilisation sur un plateau verre afin de nettoyer facilement les éventuelles résidus restants après l’impression. Attention lors de l’application à bien lisser la colle, afin de ne pas créer de « boules » et garder une surface imprimable plane. Le souci est de voir quelques résidus de colle sur le dessous de la pièce imprimée. Les colles stick s’utilisent pour du PLA sans problème. Elle ne devraient pas poser de problème pour l’ABS car elle peuvent être utilisées avec un plateau chauffant. En revanche pour le PC ou le Nylon par exemple, elle ne devraient pas suffire.

 

 

 

 

Le Buildtak

Le plus difficile sera de décoller l’objet ! Le BuildTak est une plaque autocollante recouvrant l’intégralité du plateau. Le revêtement du BuildTak assure une adhérence sans pareil. Circulaire, carré ou rectangulaire il est facile de se procurer un BuildTak de la taille de son plateau d’imprimante 3D. Multi-matériaux, il s’utilise même avec les filaments les plus coriaces, tels que l’ABS, le PET, le Nylon, le PC … car il est utilisable avec un plateau chauffant (annoncé jusqu’à 125°C). Dans les faits, le BuildTak offre une réelle adhésion. Il reste cependant nécessaire de mettre en route le plateau chauffant afin de garantir la meilleure adhésion possible. Au niveau de l’utilisation, il faudra changer quelques habitudes. En effet, il faut bien ajuster la distance buse/plateau : veillez à ce que la buse ne soit pas trop près du plateau car l’adhérence risque d’être trop forte. Cette forte adhérence peut poser problème dans la mesure où les objets sont vraiment difficile à décoller. Les risques d’endommager le film et/ou l’objet lors du décollement sont importants. Bien que le BuildTak puisse être utilisé pour plusieurs impressions, il reste quelques peu fragile, attention à bien utiliser une spatule pour décoller l’objet, et non un cutter. Notez aussi que le Buildtak offre également une protection du plateau de l’imprimante.

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Impression sur BuildTak

La plaque perforée bakélite, (perf board)

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Exemple de plaque Bakelite fixée au plateau de L’Ultimaker 2

L’adhésion par ancrage ! Dans le cas de filaments particulièrement rebelles, tels que le Polycarbonate par exemple, les moyens d’adhésion classiques peuvent ne pas suffire. Dans ce cas, l’utilisation d’une plaque perforée constitue la solution ultime. Lors de l’impression des premières couches de véritables petits

Picots sur une pièce en PC

Picots sur une pièce en PC

picots seront formés, assurant un réel ancrage pour les couches suivantes. Pour que ces picots soient formés, il faudra une distance buse/plaque nulle. Cette technique assure une adhésion sans pareil, par contre elle laisse donc des picots sur le dessous des pièces imprimées. Ces picots font partie intégrante de la pièce, en les enlevant il restera inévitablement des marques. Pour limiter ce phénomène, on peut utiliser un raft. En effet le Raft étant destiné à être décroché par la suite, ce n’est pas un problème s’il est pourvu de ces picots.

 

Le « jus » d’ABS/acétone

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Une préparation ABS/Acétone par Victor

Le filament ABS est sensible à l’acétone, avec un dosage adéquat on peut obtenir un jus permettant une adhérence de l’ABS impressionnante. Le principe est assez simple et entre dans une logique de recyclage. Il suffit de mettre une centaine de millilitre d’acétone pure (le dosage est à adapter en fonction de la quantité de mélange nécessaire) dans un bocal en verre et des chutes de filament ABS. Entre 5 et 10 grammes peuvent suffire. Secouez pour dissoudre l’ABS, ajoutez de l’acétone à souhait jusqu’à la dissolution totale. Imbibez un chiffon de la solution et appliquez-la sur votre plateau (en verre).

Il est nécessaire d’appliquer une couche uniforme et lisse sur le plateau froid. Il faudra ensuite chauffer le plateau afin de faire évaporer l’acétone. Les traces ou résidus laissés sur le plateau pourront être enlevés facilement avec de l’acétone pure, c’est pourquoi il est recommandé de l’utiliser sur un plateau en verre.

En conclusion

L’adhésion de l’objet au plateau est un aspect primordial car elle détermine la suite de l’impression. En fonction de la durée d’impression, de la taille et forme de l’objet, le warping peut être un problème. Avant de travailler sur les matériaux d’adhésion, revoyez les basiques : température d’extrusion, de plateau, débit, ventilation, distance plateau/buse, etc.

Encore une fois dans l’impression 3D, il est nécessaire de réaliser des tests afin d’obtenir la meilleure adhésion possible, au début de l’impression mais aussi tout au long pour éviter le warping. Chaque matériau, marque, couleur … nécessite des réglages et techniques spécifiques. L’impression 3D en mode « plug and play« , nous n’y sommes pas encore…

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