Comment éviter le Warping lors de votre impression 3D?

Qu’est ce le warping ? Comment éviter ce phénomène de décollement ?

Le warping, ou gauchissement, est le terme employé lors de la rétractation du thermoplastique à la surface d’impression. Ce phénomène bien connu des propriétaires d’imprimantes 3D FDM (dépôt de filament fondu) a souvent été un frein à la réussite d’une impression.

Le warping survient lorsque des thermoplastiques types ABS et Polycarbonate se dilatent légèrement et ensuite lors du refroidissement se rétractent. En raison d’une température d’extrusion plus élevée que les autres thermoplastiques (ex : PLA), ces filaments (ABS, Polycarbonate, Composite …) sont sujets au warping, une réaction thermique qui se traduit par une rétractation du plastique lorsque celui-ci refroidit. 

Il en découle un décollement de la pièce imprimé, en premier lieu sur les angles de la pièce et qui bien souvent engendre un décollement total.

Quels matériaux sont sujets au warping?

Comme indiqué précédemment, certains matériaux sont davantages sujets au warping. Avec un matériau PLA par exemple, le gauchissement est quasi nul. Une bonne adhésion de la première couche, une solution adhésive et un éventuel plateau chauffant seront suffisants.

Avec un matériau flexible, aucune difficulté, celui-ci adhère très bien sur un plateau de verre sans aucune solution adhésive.

Les pièces imprimées avec un matériau PET-G/PET nécessitent un plateau chauffant et un spray adhésif pour une tenue au plateau.

Ce sont les matériaux ABS et Polycarbonate qui sont les plus sensibles au phénomène de warping.

Le design de sa pièce a t-il une influence ? 

En principe, le problème du warping n’est pas à prendre en compte lors du design de notre pièce. Il est tout de même important de noter que les angles sont davantages sujets au warping que les pièces aux formes organiques.

Voyons ci-dessous les 8 principales solutions pour prévenir du gauchissement.

Les 8 principales solutions pour minimiser le warping.

Vos objectifs définis en amont (impressions de matériaux techniques,…) ainsi que le choix de votre imprimante 3D (caractéristiques de l’imprimante, possibilité de fermer l’enceinte …) seront déterminants pour éviter ces phénomènes (guide des meilleures imprimantes 3D en 2020). 

1/ Environnement favorable 

Premièrement, il est fortement conseillé d’imprimer dans une pièce à température ambiante (15-25 degrés). Quant au choix de l’emplacement de votre imprimante 3D, celui-ci est déterminant. En effet, la proximité d’une source de courants d’air est à proscrire même avec une enceinte fermée.

L’entretien de votre imprimante 3D est également impératif pour maximiser l’adhérence de vos pièces (nettoyage plateau). 

2/ Adhésion de la première couche et adhérence au plateau 

a) Adhésion de la première couche

La toute première précaution à prendre pour prévenir du warping, est le fait de s’assurer que votre pièce adhère bien au plateau d’impression au lancement de l’impression. Sans l’adhésion de la première couche, votre pièce aura tendance à se détacher (notamment dans les angles). 

Deux facteurs de succès vont influencer l’adhésion de la première couche. 

1. L’épaisseur : une couche initiale plus épaisse facilite l’adhérence au plateau. 
2. La vitesse : choisir une vitesse trop élevée augmente le risque de rester accroché à la buse et d’être traîné au lieu de rester fixé au plateau.

La premièrement couche est la plus importante. Afin d’éviter le warping, il faut que la distance entre la buse et le plateau soit parfaitement réglée afin que la première couche s’applique et colle correctement au plateau en verre. Si cette distance est trop grande, le matériau peut facilement se détacher. Si vous rencontrez des problèmes avec la première couche d’impression, nous vous recommandons de refaire la calibration plateau.

b) Solutions adhésives

L’utilisation de solutions adhésives telles que la colle en bâton, ruban Blue Tape, spray ou stick d’adhérence, film d’adhérence type PEI, surface polypropylène (ruban ou plaque) pour le cas particulier du filament polypropylène est également utile.

3/ Utilisez un plateau chauffant

L’utilisation d’un plateau chauffant pour éviter le warping est un must. Celui-ci permet de maintenir la température du matériau juste au-dessous de la température de transition vitreuse (point où le matériau se solidifie). 

Afin de savoir à quelle température paramétrer votre plateau, veuillez vous référer au conseils fournis par le fabricant en priorité. Si ces informations ne sont pas existantes, notre guide de matériaux vous sera utile.

4/ Avoir une enceinte fermée

L’utilisation d’une enceinte fermée lors de votre impression est bénéfique pour tous les matériaux hormis le PLA. L’enceinte fermée assure une meilleure adhérence à la surface d’impression ainsi qu’une meilleure adhérence intercouches. 

L’utilisation du plateau chauffant combiné à une enceinte fermée maintient une atmosphère de 30-40°C favorable à la fabrication de pièces solides, sans gauchissement. L’enceinte fermée protège également la pièce en cours d’impression des courants d’air. 

Nos kits de protection pour imprimantes 3D Ultimaker, Zortrax et Raise3D permettent de fermer les enceintes et éviter le warping. 

5) Utilisez une structure d’accroche (Brim, Raft …)

Le Brim est une très fine couche imprimée autour de la pièce qui permet de résister aux forces de traction lorsque l’impression refroidit. Il est possible que pour certains matériaux ou modèles, le Brim ne suffise pas lorsque l’on parle d’éviter le warping. 

Dans ces cas, il est conseillé d’utiliser un raft. 

Un Raft permet d’ajouter une grille épaisse entre le modèle et le plateau. La chaleur est donc répartie également sur la plateau. cette technique est particulièrement utile lorsque le fond d’un modèle n’est pas complètement plat, ou lors de l’impression avec des matériaux industriels. 

6) Les plateaux et surfaces d’accrochage

Il existe plusieurs types de revêtements. Cependant, la plus utilisée et la plus performante demeure la plaque de verre sur laquelle vous pouvez appliquer, si besoin, un dispositif d’adhérence.

En quoi la plaque de verre est-elle la plus performante ?

• les plaques en verre sont planes et compensent les éventuelles déformations du plateau chauffant. 
• le verre ne se détériore pas. Si vous utilisez une lame coupante pour décrocher une pièce, vous ne détériorez pas le plateau de verre. Seules, des micro-rayures apparaissent sans conséquences sur vos prochaines impressions.
• un plateau en verre est peu onéreux et facile d’approvisionnement. Si vous enchainez les impressions, équipez-vous de plusieurs plaques de verre et interchangez-les d’une impression à l’autre. 

7) Remplacer l’ABS par des filaments spéciaux

L’ABS étant un matériau avec des contraintes élevées, une bonne connaissance de l’impression 3D combiné avec le bon équipement (imprimante 3D, kit de protection pour votre imprimante, …) seront nécessaires. 

Une alternative néanmoins est d’utiliser des matériaux simulants les propriétés mécaniques de l’ABS comme le M-ABS de Neofil3D ou bien encore le PolyMax de Polymaker.