À propos du Téflon dans les guides-fil

Je vous ai parlé en fin d’article sur « le rôle du guide-fil » de la solution qui consiste à insérer un tube en Téflon pour réduire le colmatage. Je souhaitais revenir sur ce sujet pour expliquer plus en détail les contraintes de cet aménagement.

Le colmatage, principalement du PLA, est dû à une adhérence de la partie à l’état caoutchouteux du fil (entre 65° et 150°) qui se dilate sur une longueur qui ne permet plus au système de le faire avancer, les contraintes étant devenues trop importantes.
Grâce à son faible coefficient de frottement, le Téflon (PTFE ou polytétrafluoroéthylène) apporte une solution efficace à ce problème. Par contre, ce matériau (un polymère) ne supporte sans se dégrader que des températures ne dépassant pas les 250°à 260° (son point de fusion étant de 327°).

Pour protéger la zone d’adhérence, il y a deux possibilités pour positionner le tube:

    1)    Il est inséré du côté du bloc de chauffe et recouvre au minimum la zone pouvant être sujette à une chauffe excessive (figure 1).

    2)    Il est inséré du côté opposé au bloc de chauffe et s’arrête juste avant la réduction de section (figure 2).

Figure 1

a) Guide-fil

b) Tube en Téflon

c) Cartouche chauffante

 

Figure 2

d) Bloc de chauffe

e) Buse


Dans le premier cas (figure 1) le tube plonge dans le bloc de chauffe, et dans la plupart des cas, le tube se trouve très proche de la cartouche chauffante. Pour avoir une température d’extrusion, par exemple de 200° en bout de buse (1), il n’est pas rare de mesurer des valeurs de 280 à 300° dans la zone périphérique où se trouve le Téflon (2). On comprend alors que dans cette configuration il est très facile de faire subir à l’extrémité du tube des températures qui vont le dégrader, notamment si vous imprimez des matériaux qui nécessitent des valeurs plus importantes tel que l’ABS.
Bien qu’étant contraignante, cette solution est la plus utilisée car, elle est efficace et facile à mettre en oeuvre.

La deuxième solution consiste à gainer la partie « haute », en s’arrêtant à 3 ou 4mm avant le bloc de chauffe (figure 2).
Si dans ce cas le tube n'est plus soumis à des températures qui altèrent son intégrité, les matières, tel que le PLA, demeurent malléables dans une partie du guide-fil (3).
Dans cette configuration l’état pâteux va poser des problèmes malgré l’adjonction du Téflon, non pas par son adhérence directe à la paroi, mais parce que la matière va s’insérer dans les jeux et les imperfections de jonction entre l’extrémité du tube et le guide-fil (4), et là aussi cela peut provoquer un colmatage.
Contrairement à ce que l’on pourrait penser, la pression d’extrusion dans nos machines est importante. Si on prend par exemple un moteur qui développe un couple de 35N/cm avec une poulie d’entrainement de Ø7,4mm, cela donne une possibilité de pression théorique de:

 

Force appliquée au fil:
7,4/2 = 3,7mm => soit 0,37cm
35 / 0,37 = 94,6N

Surface de pression:

(Le diamètre du fil une fois expansé contre la paroi du guide-fil = 2mm)
(Ø2 / 2) 2 x π = 3,14mm2

Pression:

94,6 / 3,14 = 30,12 N/mm2

=> soit ≈ 300 bars

(1 bar = 10 N/cm2 )

À ces pressions, la matière caoutchouteuse (ou en fusion) n’a aucun mal à s’insérer dans la moindre anfractuosité, alors que la perfection de jonction entre le tube et le guide-fil est extrêmement difficile à obtenir (jeu en bout, différence de diamètres, circularité, alignement, déformation du tube à la pression…)
Pour ces raisons, ce positionnement est peu utilisé. Makerbot a misé sur cette solution en développant des éléments aux formes spécifiques pour faciliter le raccordement et limiter les zones d’accroches. Malgré ces aménagements, il semble que ce choix technologique n’apporte pas la fiabilité escomptée.

Il n’y a donc pas de solution miracle pour garantir aux têtes soumises à une grande amplitude thermique de ne pas colmater, à part d’optimiser au maximum le refroidissement du guide-fil au plus près du bloc de chauffe. La conception de la tête, l’adjonction d’un dissipateur thermique ou d’un ventilateur, sont autant de solutions à choisir avec soin pour garantir la polyvalence et la fiabilité d’utilisation de nos imprimantes.

 

Important au sujet des réglages d’impression: En règle générale, et plus particulièrement avec le PLA, Il ne faut pas rétracter le fil sur une longueur trop importante (généralement 0,5 à 1mm suffit). Quand le fil en fusion remonte, il propage la chaleur dans le guide-fil ce qui va favoriser le colmatage. Le phénomène est d’autant accentué que les formes à imprimer sont fragmentées, car elles nécessitent de nombreuses rétractations pour passer d’une zone à l’autre.
Une remontée importante se justifie souvent en cas d’impression avec 2 têtes, car elle permet de placer le fil en zone « froide » pendant que l‘autre tête imprime.


Bonne impression à tous.



 

 

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Commentaires : 6
  • #1

    Mathis jm (jeudi, 16 mars 2017)

    Superbe explication claire net et précise qui aidera beaucoup de monde à comprendre certains phénomènes de l'impression 3D sur certaines machines (Dagoma discoeasy+ fil Arianeplast) .
    Dommage qu'il n'y ai pas un petit bouton de partage facebook/ tweeter qui vous apporterais du trafic en plus ;).
    Cordialement

    JM

  • #2

    Genapart (samedi, 18 mars 2017 10:12)

    Merci pour ce sympathique commentaire.
    (boutons ajoutés) ;-)

    J’en profite pour inviter les lecteurs à soutenir les produits Arianeplast et Dagoma qui sont 2 entreprises françaises.

  • #3

    benalem (mardi, 21 mars 2017 00:01)

    je voudrai changer le diamétre de ma buse de 5a3 quelle paramétre que doit changer merci

  • #4

    Genapart (samedi, 25 mars 2017 09:57)

    Vous avez juste à renseigner le nouveau Ø de buse que vous utilisez dans les paramètres de votre trancheur.

  • #5

    Willy (jeudi, 20 avril 2017 16:04)

    Bonjour,
    Dans le calcul de pression vous indiquez 300 Bars!!!!!.
    vous utilisé pour la surface des mm^2 qui ne sont pas converti en cm^2 pour le calcul de pression (1 bar = 10 N/cm2 )
    Le résultat à diviser par 100.

  • #6

    Genapart (jeudi, 20 avril 2017 16:54)

    94,6N répartis sur 3,14mm2 = 30,12 N/mm2
    30 N/mm2 = 3000 N/cm2 (X100)
    1 bar = 10 N/cm2 => 3000/10 = 300 bars