Taille de la buse et son impact sur l'impression

Le diamètre de la buse est un problème très discuté concernant les imprimantes 3D FDM.

La plupart des imprimantes 3D sont équipées en standard d'une buse de 0,4 mm. Cela signifie que le diamètre de sortie de la bande de plastique imprimée est de 0,4 mm.

La hauteur de couche minimale que nous pouvons définir pour notre imprimante n'est JAMAIS déterminée par le diamètre de la buse, mais par la fluidité du filament, ou par le mouvement minimal de l'axe Z de notre imprimante.

Dans le langage courant, on parle du « nombre magique » d'une imprimante 3D.

Si l'on regarde les imprimantes FDM les plus vendues, elles utilisent toutes un moteur pas à pas et une vis sans fin pour définir l'axe Z.

Le mouvement minimal de l'axe Z est donc déterminé par le nombre de pas que le moteur peut effectuer en 1 rotation et par le pas de l'hélice (pointe).

Les moteurs pas à pas les plus couramment utilisés pour les entraînements de l'axe Z ont un pas de 1,8°, ce qui signifie que l'action de mise en marche minimale est de 1 commande pour le moteur pas à pas de 1,8 degré, ou que le moteur nécessite 200 pas pour effectuer 1 rotation complète.

L'axe Z est généralement équipé d'une tige filetée (sur les imprimantes les plus courantes comme Creality) avec un pas de 8 mm. Cela signifie que si l'on place un écrou sur cette tige et qu'on effectue un tour complet, l'écrou se déplace de 8 mm le long de la tige filetée.

Le déplacement minimal de l'axe Z de notre imprimante est donc de 8 mm par rotation, divisé par 200 pas par rotation, soit 0,04 mm par pas.

La hauteur maximale de la couche, en revanche, est bien déterminée par le diamètre de notre buse :

Si l'on définissait des hauteurs de couche supérieures à 70 % du diamètre de la buse, les couches n'adhéreraient plus aussi bien, en raison de l'arrondi du filament imprimé.

Comme nous l'avons vu au chapitre précédent, le diamètre de la buse détermine la hauteur de couche maximale permettant une bonne adhérence.

La hauteur de couche étant directement liée à la vitesse d'impression (plus les couches sont épaisses, moins il en faut pour obtenir un même objet), le diamètre de la buse a un impact encore plus important, car l'épaisseur des parois varie également avec ce diamètre :
Pour une même épaisseur de paroi (prenons 2,4 mm), le nombre de parois pour différents diamètres de buse est le suivant :

Nozzle diameter	Wand dikte	Aantal wanden
0,2 mm	2,4 mm	12
0,4 mm	2,4 mm	6
0,6 mm	2,4 mm	4
0,8 mm	2,4 mm	3

Comme le montre le tableau ci-dessus, plus le diamètre de la buse est important, moins il faut de parois pour obtenir la même épaisseur, ce qui permet d'imprimer les pièces beaucoup plus rapidement.

Exemples de découpe avec différents diamètres de buse et hauteurs de couche :

Dans le tableau ci-dessous, nous réalisons un exercice de découpe d'une même pièce, en utilisant les mêmes paramètres de base : vitesse d'impression, taux de remplissage et épaisseur de paroi (en mm). Les faces supérieure et inférieure sont toujours imprimées avec 4 couches (leur épaisseur varie également en fonction de la hauteur de couche).

Nous modifions uniquement le diamètre de la buse et la hauteur de couche afin d'observer leur impact sur le temps d'impression total.

À NOTER : un diamètre de buse plus important influe également sur le remplissage, car les lignes de remplissage ont la largeur du diamètre de la buse et sont donc plus épaisses avec une buse de plus grand diamètre.

La hauteur de couche est toujours un multiple de 0,04 (la valeur magique pour l'axe Z).
Exemple de tableau d'une impression à 50 mm/s:

Nozzle diameter	Max  Layer Height  (0,7 * Nozzle diameter)	Layer Height	Wall thickness (mm)	Number of wall lines	Print duration
0,2	0,14	0,12	2,4	12	5 h 30 min
0,4	0,28	0,12	2,4	6	3 h 05 min
0,4	0,28	0,12	2,4	6	2 h 02 min
0,4	0,28	0,28	2,4	6	1 h 36 min
0,6	0,42	0,2	2,4	4	1 h 33 min
0,6	0,42	0,28	2,4	4	1 h 13 min
0,6	0,42	0,4	2,4	4	0 h 58 min
0,8	0,56	,02	2,4	3	1 h 18 min
0,8	0,56	0,28	2,4	3	1h 01 min
0,8	0,56	0,4	2,4	3	0 h 48 min
0,8	0,56	0,56	2,4	3	0 h 39 min

Bij gebruik van dezelfde laagdikte, maar veranderende nozzle breedte, zal de printtijd veranderen omdat we minder wanden nodig hebben naarmate de nozzle diameter dikker wordt.

BELANGRIJK GEGEVEN : Elke laaghechting is een verzwakking van je stuk, dus meer printlagen is ook een stik dat iets makkelijk zal breken in de horizontale richting