Comment imprimer avec des filaments flexibles (filaments TPU)

Les filaments flexibles sont des matériaux qui allient les propriétés du plastique rigide et du caoutchouc. Ce mélange est connu sous le nom d'élastomère thermoplastique (TPE). Ces élastomères thermoplastiques semblables au caoutchouc peuvent être tordus et étirés sans se rompre, de manière similaire au comportement du caoutchouc.

Certains filaments flexibles sont plus élastiques que d'autres et ils sont tous disponibles en différents types. Le plus connu est le polyuréthane thermoplastique (TPU). Le filament TPU est légèrement plus rigide, ce qui est une caractéristique importante dans le secteur de l'impression 3D car cela signifie qu'il est plus facile à imprimer. Il est également un peu plus résistant et peut mieux conserver son élasticité au froid. La résistance à l'usure du filament TPU est supérieure de 20 % à celle du filament ABS et de 70 % à celle du filament PLA.

• Excellente élasticité - Il est idéal pour ceux qui recherchent un filament pouvant être plié, étiré et manipulé.
• Résistance aux impacts - Les produits imprimés avec des filaments flexibles ne sont généralement pas affectés de manière significative par les impacts.
• Vibrations réduites - Les matériaux ayant des propriétés similaires au caoutchouc absorbent les vibrations, ce qui les rend idéaux pour les pièces industrielles ou mécaniques.

• L'impression est plus difficile. Il faut un certain temps pour s'habituer aux caractéristiques du filament TPU si vous êtes habitué au filament PLA. Il a tendance à filer (stringing), ce qui rend les impressions décoratives plus difficiles. Les porte-à-faux sont assez difficiles à intégrer de manière uniforme.
• Absorbe l'humidité - le filament est particulièrement hygroscopique ; il est très important de le sécher avec un sécheur de filament avant chaque utilisation
• Post-traitement. Les impressions obtenues avec le TPU offrent généralement moins d'options lors de la phase de post-traitement.

Les matériaux TPU peuvent être utilisés de nombreuses façons. Parmi celles-ci :

• Tests d'aptitude et prototypage fonctionnel. Les pièces ou produits créés avec des propriétés élastiques peuvent être testés pour vérifier la flexibilité en situation réelle.
• Outils personnalisés. Vous pouvez créer des outils avec des parties ductiles grâce aux filaments flexibles, comme des parties pour la préhension ou des poignées.
• Conçu pour l'utilisation finale. Certaines pièces peuvent être utilisées normalement ou comme pièces de rechange grâce à leurs propriétés analogues au caoutchouc. Pour éviter que les machines n'endommagent les marchandises sur les lignes de production, des matériaux comme le TPU offrent des points de contact plus souples.

• Comme il existe différents matériaux flexibles sur le marché, il est essentiel de vérifier les paramètres recommandés par le fabricant.
• Si vous imprimez avec des filaments flexibles, il est souvent préférable d'utiliser une vitesse lente. Comme le matériau est élastique, toute variation soudaine de la vitesse d'impression peut rendre la pièce difficile à contrôler. Le filament peut être comprimé si la vitesse d'impression augmente, provoquant des bourrages. Pour cette raison, 25-35 mm/s est un bon point de départ.
• La flexibilité et l'élasticité du TPU le rendent particulièrement sensible aux mouvements tels que les rétractions. Par conséquent, les paramètres de rétraction pour le filament TPU doivent être optimisés pour limiter les mouvements lors des impressions 3D. Nous vous conseillons de désactiver complètement la rétraction.
• Si vous n'avez pas d'extrudeur à entraînement direct (direct drive), nous vous suggérons d'utiliser le filament TPU avec une dureté de 98A.
• Avant d'utiliser les filaments en TPU, séchez-les avec un sécheur de filament.

• Il n'y a pas assez d'adhérence entre les premières couches de filament chaud et la base de l'imprimante. Cela peut entraîner un produit 3D déformé. Nous vous suggérons d'utiliser le spray Dimafix ou, si votre imprimante le permet, d'utiliser une plaque PEI.
• Le filament ne peut pas être extrudé correctement par l' imprimante 3D. Cela peut arriver si la buse bloque complètement le processus ou s'il y a des oscillations dans le débit (feed rate). Si votre imprimante possède un extrudeur de type Bowden, il est préférable d'utiliser des filaments TPU plus rigides (comme le 98A) et de désactiver la rétraction.
• Le filament n'a pas été séché avant utilisation. Les filaments flexibles sont très sensibles à l'humidité, il est donc très important de les conserver toujours dans un endroit sec, de préférence dans une boîte en plastique ou en nylon. Avant chaque utilisation, le filament TPU doit également être séché dans un sécheur de filament.

Le TPU d'Azurefilm est disponible en deux types : filament flexible de dureté 95A Shore et filament flexible de dureté 85A Shore. Ces filaments flexibles sont produits en Slovénie et sont disponibles en différentes tailles.

Les caractéristiques de force, de flexibilité et de résistance des filaments Azurefilm en font un excellent choix pour les applications de films flexibles nécessitant plus de résistance. Contrairement au vinyle, le TPU ne contient pas de plastifiants, il ne devient donc pas fragile et ne perd pas ses performances au fil du temps.

Les TPU d'Azurefilm offrent une résistance supérieure à l'huile, à la graisse, aux lubrifiants et aux carburants, ainsi qu'une résistance exceptionnelle à l'hydrolyse.

La flexibilité des filaments Azure les distingue des autres matériaux. La mesure Shore du matériau est une mesure de sa résistance à l'indentation et de sa flexibilité. On utilise généralement Shore A ou Shore D pour décrire la dureté des matériaux flexibles. Les filaments flexibles utilisés dans l'impression 3D sont mesurés sur l'échelle Shore A, tandis que les caoutchoucs plus durs sont mesurés sur l'échelle Shore D. Shore A est plus souple, plus flexible et offre tout ce qui est nécessaire pour répondre aux exigences de ceux qui travaillent en 3D. Shore D est plus rigide et également plus facile à imprimer en 3D. Son degré de dureté compense ses défauts, le rendant idéal pour débuter l'impression avec des filaments flexibles. Il est très similaire au Shore 98A.

L'extrudeur est un composant essentiel pour une imprimante 3D, qui influence les performances de l'impression avec le filament flexible. Vous devez savoir comment fonctionne l'extrudeur et comment vous pouvez l'optimiser pour que le processus d'impression produise les meilleurs résultats possibles.

Le travail d'un extrudeur pour filaments flexibles est de pousser le filament à extruder et à fondre dans une buse chauffée. L'extrudeur est composé de trois composants identiques : l'engrenage d'entraînement (driver gear), le moteur pas à pas et le galet presseur (idler). Les extrudeurs sont toujours composés des mêmes éléments mais sont disponibles en différents types : Direct drive et Bowden. C'est le chemin du filament et la distance parcourue par le filament avant d'entrer dans la buse chauffée qui distingue les deux types.

Par rapport aux extrudeurs direct drive, le filament parcourt une plus longue distance vers la buse dans le système Bowden, ce qui augmente la vitesse d'impression 3D. Les extrudeurs direct drive sont un choix préférable pour imprimer des filaments flexibles car la position de l'extrudeur est meilleure et les risques d'échec de l'impression sont moindres. Si l'on compare avec le système Bowden, le filament doit parcourir plus de chemin jusqu'à la buse, ce qui rend plus probable que les filaments plus souples aient du mal à conserver la forme correcte.

Ainsi, les extrudeurs Bowden fonctionnent bien avec des matériaux rigides comme l' ASA, le PLA, l' ABS, le PETG, le Nylon, la fibre de carbone et d'autres filaments.

Les extrudeurs direct drive sont particulièrement répandus. L'utilisation de cet extrudeur permet un contrôle précis de la rétraction, ce qui est l'un des avantages principaux. La position de l'entraînement direct est importante pour garantir que nous puissions obtenir des impressions 3D fluides et précises, car elle minimise la distance par rapport au plateau chauffant.

Les systèmes Direct Drive présentent l'inconvénient d'alourdir la tête d'impression, ce qui peut provoquer davantage de jeux et de vibrations à vitesse élevée. Cependant, un système DDE fonctionnant sur une imprimante 3D pour caoutchouc imprimera souvent à des vitesses plus faibles en raison des limitations des autres caractéristiques matérielles et des assemblages de l'imprimante.

L'impression du TPU avec la Ender 3 PRO ou la Ender 3 V2 a fait l'objet de discussions concernant l'extrudeur de l'Ender 3 et la possibilité que le filament se plie une fois qu'il dépasse l'engrenage denté dans la partie froide. Comme le filament flexible se plie, le moteur de l'extrudeur a du mal à transférer correctement le mouvement du filament.

L'utilisation d'un extrudeur avec un moteur direct drive est fortement recommandée si vous souhaitez imprimer en 3D un filament plus souple. Il est toutefois possible d'obtenir des modèles de bonne qualité en utilisant un extrudeur Bowden si votre Ender 3 V2 est réglée et calibrée correctement. Pour optimiser les réglages, commencez toujours par un projet petit avant de passer à des projets plus grands.

Vous pouvez éviter que le filament ne se plie dans votre extrudeur en mettant à jour votre imprimante 3D avec un extrudeur entièrement métallique. Si vous souhaitez mettre à jour votre extrudeur depuis Thingiverse, c'est une solution plus économique.

Les systèmes direct drive sont une autre mise à jour appréciée pour les extrudeurs. Comme les tubes Bowden ont été éliminés de la Ender 3, la Ender 3 (Pro) peut imprimer des filaments flexibles comme le TPU de manière beaucoup plus précise. L'impression de modèles 3D avec des matériaux flexibles a plus de chances de réussir car les chemins des filaments sont plus courts et la traction est plus grande. On peut atteindre une température plus élevée en éliminant également le tube en PTFE et en utilisant une tête d'impression (hot end) entièrement métallique.

Les filaments flexibles sont devenus très populaires, surtout grâce à leurs propriétés et à leur aspect semblable au caoutchouc. Lors de l'impression 3D de filaments TPU, il est important de prendre le temps de laisser l'imprimante 3D imprimer lentement. Vous pourriez également avoir besoin de ruban adhésif supplémentaire ou de spray Dimafix pour assurer une bonne adhérence du filament au plateau. Récemment, une plaque spéciale en PEI est arrivée sur le marché, marquant une révolution parmi les plaques. Le filament adhère parfaitement à la plaque PEI, mais lorsque le produit refroidit, il est possible de le retirer facilement sans aucun outil.

Si vous souhaitez commencer à imprimer du filament flexible avec une dureté de 85A et que vous vous demandez quelle imprimante 3D possède un extrudeur à entraînement direct et est idéale pour un usage domestique ou pour de petites entreprises, nous vous conseillons de jeter un œil aux Ender 3 S1, Ender 3 S1 PRO et CR-10 Smart PRO.