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L'anatomie de l'imprimante 3D

Une imprimante 3D comporte beaucoup de pièce, mobile ou non. 

 

Le système de positionnement 3D

L'imprimante doit être capable de positionner la tête chauffante à n'importe quel point de la zone d'impression et d'extruder le matériau avec précision sur la couche imprimée.

Sachez que, dans une imprimante 3D, il n'y a pas que la tête qui est mobile. Le lit d'impression bouge également dans plusieurs directions. 

Voici les trois systèmes principalement employés aujourd'hui.

 

La grue

Sur les machines FDM, l'extrudeur bouge sur les axes x et y, grâce à une grue pour l'Ultimaker et la Replicator, et le lit se déplace sur l'axe z. Les ressemblances entre ces deux machines s'arrêtent là !

  • L'Ultimaker utilise un câble Bowden pour séparer extrudeur et tête d'impression. Celle-ci est également plus légère, ce qui lui permet d'être aussi beaucoup plus rapide (avec pour conséquence des problèmes de maintenance supplémentaires).

  • Sur la Replicator, extrudeur et tête d'impression sont intégrés. Son design est également plus simple.

 

Le lit mobile

Plutôt que d'avoir uniquement un déplacement de la tête d'impression sr les axes y et y, le lit d'impression se déplace lui-même sur un des axes.

Généralement, lorsque le lit est mobile, la tête d'impression bouge sur l'axe z. C'est mécaniquement plus simple puisque les axes x et y ont contrôlés indépendamment et utilisent des mouvements complètement linéaires. L'inconvénient de ce système est que l'imprimante doit déplacer un lit d'impression beaucoup plus lourd, ce qui peut porter un coup critique à la pièce imprimée. Les travail est donc aussi plus lent.

Les modèles Printrbot sont des exemples d'imprimantes 3D à lit mobile, dont la lenteur d'impression est contrebalancée par un faible coût et une facilité de maintenance.

 

Le système Deltabot

Les robots industriels "pick-and-place" (robots de saisie-placement) utilisent traditionnellement le système Deltabot où trois tiges de commandes mobiles contrôlent la tête d'impression, qui peuvent être ajustées pour déterminer sa position. Récemment, Johann Rocholl l'a adapté pour l'impression 3D avec la Rostock. C'est comme si une sonde extraterrestre était en train d'imprimer notre modèle préféré !

Jusqu'à aujourd'hui, les imprimantes Rostok utilisent un système Bowden pour séparer la tête d'impression de l'extrudeur, autorisant ainsi un positionnement rapide et précis de la tête grâce à une mécanique relativement simple. L'inconvénient est que le driver est aussi plus complexe, car le placement de la tête d'impression ne suit pas un mouvement linéaire, l'axe vertical et le positionnement de la buse chauffante n'étant pas alignés.

 

Les pièces d'une imprimante 3D

Le lit d'impression

Durant sa fabrication, la pièce imprimée repose sur un lit, qui peut être :

  • à température ambiante ;
  • chauffant. En fonction du matériau, il maintient une température comprise entre 40 et 110°C tout au long de l'impression, gardant la pièce chaude (comme sur la Printrbot, voir ci-dessus à gauche) et empêchant les déformations ;
  • non chauffant. Dans ce cas, il est souvent recouvert d'un adhésif, comme sur l'Ultimaker, auquel adhère la matière imprimée.

 

L'extrudeur

L'extrudeur ne fait pas jaillir le plastique, mais c'est lui qui dirige le filament plastique dans la buse chauffante. Il est soit intégré à la tête d'impression, soit séparé, poussant alors le filament le long d'un tube en PTFE (Téflon) jusqu'à elle (c'est le câble Bowden). 

Avec un double extrudeur, on peut imprimer simultanément deux matériaux différents ou deux couleurs. Mais attention, cette flexibilité va de pair avec davantage de complexité (et aussi un prix plus élevé) puisqu'un extrudeur supplémentaire est bien évidemment nécessaire, ainsi qu'une tête d'impressionet tous les composants qui se trouvent entre les deux.

Sachez que certaines machines (pas toutes!), comme l'Ultimaker, peuvent être mises à jour pour imprimer avec un double extrudeur.

 
La tête chauffante

La buse chauffante se compose d'un radiateur, d'un capteur de température et d'une tête d'extrusion où passe le filament plastique pour déposer la matière fondue. Les têtes d'impression sont souvent assemblées au sein d'un bloc en aluminium ou configurées dans un cylindre.

Le diamètre du trou dans la tête d'impression est généralement compris entre 0.2 et 0.8 mm. Plus il est petit, plus l'impression est détaillée, mais aussi plus lente.

Notez que la zone entre la tête d'impression et l'extrudeur - qu'elle soit directement intégrée ou qu'il y ait un câble Bowden entre les deux - pose parfois problème sur certaines imprimantes ou lorsqu'elles ne sont pas configurées correctement.

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Author: Chloé
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