Les nouveaux et derniers développements en matière de technologie d'imprimante 3D concernent toujours l'amélioration de l'imprimante 3D à tête principale, à savoir l'extrudeuse et la pièce Hotend. Pour la base, ces deux parties ont 2 (deux) configurations qui sont de style Bowden avec une extrudeuse et une hotend séparées à une certaine distance et une extrudeuse Direct Drive qui est toutes deux intégrées ensemble.
Extrudeuse
Cette combinaison de tête principale en 2 parties ne peut pas être séparée, en particulier lorsque l'utilisateur tente de dépanner après un problème comme un colmatage ou un problème de débit. Certains paramètres de fonction sont également verrouillés, comme l'utilisateur ne peut pas alimenter l'extrudeuse (moteur en mouvement) si la température du hotend est réglée à au moins 170 °C. C'est une sorte de protection afin que la tête ne soit pas endommagée par un mouvement accidentel de l'extrudeuse avec un matériau non fondu.
Extrudeuse à entraînement direct vs Bowden
Voici les avantages et inconvénients de ces 2 modèles :
Extrudeuse à entraînement direct : l'extrudeuse à entraînement direct est en fait la partie de l'extrudeuse (celle qui alimente le fil de filament) proche de la partie Hotend (celle qui fait fondre le fil de filament). Très proche donc il ressemble à un seul ensemble de pièces.
Avantages:
- Contrôle précis de l'extrusion des filaments.
- Moins de rétraction - une surface très lisse peut être obtenue.
- Matériau flexible facile à imprimer.
- Le moteur à faible couple est suffisant pour alimenter le matériau.
- Peut imprimer tous les matériaux, y compris les matériaux flexibles et à haute température.
Les inconvénients:
- Lourd puisque montage moteur sur Gantry axe X - gros souci de tête d'impression en mouvement.
- Impression lente en raison d'une pièce lourde.
- Difficile à entretenir.
- Problème de refroidissement sur chaque pièce de l'imprimante 3D à chambre chaude.
Extrudeuse/Hotend à entraînement direct (Source : TriangleLabs)
Extrudeuse Bowden : L'extrudeuse de style Bowden est en fait composée de 2 parties de l'extrudeuse et du Hotend sur une distance un peu longue. Il mesure généralement environ 30 à 45 cm de long en utilisant un tube en PTFE. Le filament a poussé à travers le tube et sur la hotend à distance. C'est si simple et vous pouvez voir très clairement le processus d'extrusion de l'impression 3D.
Avantages:
- Légère - une tête d'impression à déplacement très rapide peut être obtenue.
- Facile à assembler et à entretenir.
- Peut être appliqué facilement sur divers mécanismes d'imprimante 3D car le poids de la tête d'impression n'est pas un problème.
- La chambre de chauffage ne pose pas de problème car le moteur à alimenter peut être installé à l'extérieur de la chambre.
Les inconvénients:
- Nécessite un long tube PTFE supplémentaire pour l'alimentation du matériau.
- Le contrôle de l'extrusion est difficile.
- Nécessite un moteur à couple plus élevé pour alimenter le filament.
- Un matériau très limité peut être imprimé car le filament flexible ne peut pas être bien imprimé et le matériau haute température nécessite une partie chauffante entièrement métallique au lieu d'utiliser du PTFE qui ne peut supporter qu'une température maximale de 260 °C.
Mécanisme de diagramme Direct-Drive vs Bowden (Source : ResearchGate)
Presque toutes les imprimantes 3D actuelles mettent désormais en œuvre le système Direct Drive en raison de leur qualité et peuvent imprimer facilement des matériaux Flex.
La réduction du prix du moteur pas à pas petit, léger et à couple élevé contribue également beaucoup à l'efficacité du système d'entraînement direct.
Le mouvement précis de l'extrudeuse est important lorsque l'utilisateur souhaite obtenir une surface lisse et agréable. Il y a deux paramètres à régler : le paramètre e-step dans le micrologiciel et le paramètre de débit dans le logiciel Slicer. Le réglage du débit ou certains logiciels de découpe l'appellent Extrusion Multiplier (EM), toujours défini par défaut sur 1,00 ou 100 %. Ce paramètre n'est généralement pas modifié, sauf si l'utilisateur souhaite modifier le type de matériau, comme les abdominaux, en pla. Le réglage E-step qui se trouve à l’intérieur du micrologiciel est plus technique car il implique de contrôler directement votre moteur et votre engrenage.
Remarque importante : certaines imprimantes 3D (système fermé) – les étapes électroniques ne peuvent pas être ajustées car le fournisseur les verrouille déjà. Il est normal que la modification du micrologiciel puisse endommager la tête d'impression si elle n'est pas correctement configurée.
Le type d’extrudeuse à engrenages contribue également de manière significative au bon flux de matière. Le rapport le plus élevé de l'extrudeuse - moins de couple et un moteur pas à pas plus froid.
- Extrudeuse à engrenage unique : il n'y a qu'un seul engrenage et un seul roulement pour alimenter le matériau du filament. C'est une configuration de base pour le système d'extrudeuse. Système à petit budget comme l'Ender-3 de base ou une ancienne imprimante utilisant cette configuration car il est simple et capable d'alimenter principalement du filament dur.
- Extrudeuse à double engrenage : L'extrudeuse à double engrenage est désormais assez courante dans les imprimantes 3D car elle offre un meilleur débit et une meilleure adhérence sur le filament. Le principal inconvénient de ce modèle est son encombrement. Oui - Le double engrenage nécessite plus de mécanisme d'engrenage qui consomme de l'espace, bien que certains modèles plus récents soient plus petits.
- Extrudeuse à engrenages planétaires : la dernière amélioration du modèle d'engrenage est l'engrenage planétaire (appliqué à la dernière Prusa I3 MK4). Ce modèle est si compact et reste petit et léger tout en conservant un rapport élevé. De plus en plus de fournisseurs l'appliqueront à leur extrudeuse directe car c'est très efficace.
Hotend
Sur la deuxième partie Hotend - il existe deux types de hotend de base : le hotend doublé en PTFE et le hotend entièrement métallique.
Hotend doublé de PTFE
Hotend de gorge doublé de PTFE utilisant un tube en PTFE pour guider le filament jusqu'à la buse. Ce type de Hotend n'est capable d'imprimer qu'en dessous de 250 °C, car le PTFE fondra et s'endommagera si la température est supérieure à 250 °C. Les matériaux d'impression 3D à basse température comme le PLA, le PETG et le filament flexible sont préférables avec ce type car ils posent moins de problèmes. Le tube PTFE est facile à obtenir et à remplacer en cas de problème de colmatage de la hotend.
Hotend entièrement en métal
Full Metal Hotend utilisant une gorge entièrement métallique qui nécessite des précautions supplémentaires lorsque l'utilisateur souhaite l'utiliser. Le premier est principalement utilisé pour les matériaux haute température comme l’ABS, l’ASA, le nylon ou le polycarbonate. L'impression du PLA avec ce Hotend pose probablement problème car le matériau deviendra très chaud et coincé dans la gorge métallique. Un refroidissement de la gorge par VENTILATEUR à haut débit est nécessaire et correctement configuré si vous souhaitez imprimer des matériaux à basse température comme le PLA ou le PETG. Une gorge plus longue et un bon refroidissement des ailettes pour ce type sont utilisés pour réduire la température près de l'insert de matériau sur le dessus. Pourquoi l'utilisateur a-t-il besoin de ce type de hotend ? Une température plus élevée bien sûr… Et aussi, une vitesse plus rapide de l'imprimante 3D nécessite un débit plus élevé. Il faut donc un peu plus de matériau fondu pour s'ajuster pour une impression plus rapide.
Tête d'imprimante 3D avancée utilisant désormais le système CanBus pour réduire considérablement le mouvement du câble le long de la tête. C'est une très bonne mise en œuvre car la tête d'imprimante n'a besoin que de 4 câbles au lieu de 16. La carte module pour les fonctions individuelles est installée sur la tête de l'extrudeuse directe. L'installation et le dépannage de la tête deviennent beaucoup plus faciles. Mais ce système CanBus s'applique uniquement aux nouvelles cartes mères d'imprimantes 3D haut de gamme - pas aux imprimantes 3D bas de gamme.
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