Choisir le diamètre de buse dont on a besoin

La buse (appelée aussi gicleur) sert à calibrer le flux de matière déposé lors de l'impression. Son diamètre est à dimensionner en fonction des travaux à effectuer.

Un petit diamètre permettra d'obtenir des détails plus fins comme le montre l’exemple suivant.

Pour le modèle Eiffel Tower dimensionnée à 200mm de haut on constate, sur la vue de gauche, qu'avec une buse de 0,4mm certaines structures ne peuvent pas être générées, alors qu'avec une buse de 0,3mm (à droite) il n’y a pas de problème.

Par contre, plus le diamètre est petit, et plus le nombre de passages nécessaires au remplissage d’une couche est long. Un petit diamètre limite aussi l’épaisseur des couches que vous pouvez réaliser.
Il faut noter que la matière déposée est calibrée par l’espacement entre la buse et la couche précédente. À partir d’une certaine hauteur par rapport au diamètre extrudé, le remplissage est partiel et ne permet plus de maîtriser la régularité du dépôt. Cela à un impact sur la cohésion des couches et donc la solidité de la pièce obtenue, mais aussi sur la géométrie et l’esthétique.
On considère que l’épaisseur d’une couche ne doit pas dépasser 0,8 fois le diamètre de la buse. À volume égal, la largeur de la matière, une fois déposée, est plus large d’approximativement 20%. Par exemple pour une buse de 0,4mm, la hauteur de couche maxi est donc de 0,32mm, et la largeur (quelle que soit la hauteur de couche) est de 0,48mm, le débit étant modulé par le logiciel de tranchage.
Il est donc important de ne pas choisir une buse trop petite par rapport à la qualité désirée au risque de voir les temps d’impressions augmenter considérablement.
Prenez aussi en compte qu’à cause de cette limite de hauteur imposée par la buse, l’adhérence de la première couche sera impactée. En effet, un plateau n’est jamais parfaitement plat par rapport aux déplacements de la tête. Il est donc important, dans la mesure du possible, de choisir une buse qui vous permet une hauteur de couche supérieure aux défauts de planéité. Dans le cas contraire, vous serez contraints de créer un "raft" (radeau), une sorte de grillage sur lequel sera déposée votre pièce. Celui-ci est généré avec un flux de matière volontairement excessif pour compenser les écarts.
On peut aussi dans certains cas augmenter légèrement le flux de matière pour jouer sur ces limites, mais en règle générale mieux vaut ne pas toucher à ce paramètre si votre imprimante est bien calibrée, car vous dégraderiez les dimensions et l’aspect de vos pièces.
 
Le diamètre de la buse influence aussi la valeur des angles que vous pouvez réaliser sans support. En effet, pour un angle donné, plus l’extrusion est large par rapport à la hauteur de couche, et plus celle-ci chevauche la couche précédente, ce qui améliore l’adhésion de l’ensemble en limitant la partie dans le vide.

Ce croquis représente l’empilage des coulées pour réaliser un angle de 50°. Elle simule le dépôt d’une buse de Ø 0,3mm avec une couche de 0,25mm (la limite pour ce diamètre).

Celui-ci représente l’empilage pour le même angle de 50° et la même hauteur de couche, mais cette fois avec une buse de Ø 0,5mm.
On constate qu’avec la buse de Ø 0,5 l’assise de chaque couche représente à peu près les 2/3 de la surface de contact, ce qui permet une bonne stabilité du dépôt.
 En ce qui concerne la buse de Ø 0,3, la surface d’appuis est réduite à 1/3, ce qui ne permet pas de maintenir le dépôt.

 

Nota: pour facilité l’accroche du dépôt en surplomb, il est préférable de régler le paramètre de remplissage sur «de l’intérieur vers l’extérieur». Cela permet à la coulée en porte à faux de s’accrocher à la précédente par le coté grâce au chevauchement (celui-ci doit être d'environ 20%).

 

Un bon compromis entre précision et rapidité se situe généralement entre 0,3mm à 0,5mm pour la plupart des pièces courantes. Pour les imprimantes à doubles têtes, avoir des buses aux diamètres différents peut permettre d'étendre la plage des possibilités.

 

Il y a aussi un aspect fonctionnel à considérer dans le choix du diamètre de buse; le bouchage de celle-ci.
Outre le fait évident qu’un diamètre sera plus facilement bouché par d’éventuelles pollutions s’il est réduit, une petite buse provoquera aussi plus facilement le colmatage de la matière.
En effet, plus le débit est réduit et plus la chaleur aura le temps de se propager dans le fil à l’intérieur du guide-fil, ce qui entraînera un colmatage si une partie trop importante est ramollie (voir le rôle du guide-fil). Cette chauffe sera aussi accentuée par le fait que la chaleur évacuée par la matière extrudée sera plus faible, entraînant une élévation de la température de la tête d’impression.
Attention donc, si vous n’avez pas de Téflon dans vos guide-fil pour des raisons d’incompatibilité de température avec vos matières. Assurez-vous, principalement quand vous extrudez du PLA, que la capacité de refroidissement de la tête vous permet l’utilisation de petits débits.



Concernant le choix de la matière de la buse, il est préférable d’utiliser un alliage de cuivre comme le laiton pour ses caractéristiques thermiques. Les buses en acier trempé ou en inox propagent moins bien la chaleur, et ne sont donc à utiliser que pour les matériaux abrasifs (pour limiter l’usure du diamètre) ou pour les matières pouvant réagir avec le cuivre et ses additifs.




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