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Quel impact de l'épaisseur de couches sur la résistance de pièces imprimées à plat ?

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Cette étude de comparaison de comportement à la flexion en fonction de l'épaisseur des couches a été réalisée grâce au banc d'essai d'éprouvettes imprimées en 3D conçu et fabriqué par Filimprimante3D. Cette étude ne fait référence à aucune norme et ne présente pas de caractère scientifique.

Contexte de l'essai

Notre étude sur l'influence de l'épaisseur de couches d'éprouvettes imprimées sur l'arête a démontré que l'effet de l'épaisseur des couches (0.10, 0.20 et 0.30 mm) était quasi nulle. Cet essai avait été mené sur des éprouvettes imprimées sur l'arête suite à notre étude sur l'influence du sens d'impression sur les propriétés à la flexion.

A travers ce nouvel essai nous avons souhaité vérifier si le comportement était similaire avec des pièces imprimées à plat. En effet, même si les précédentes études ont démontré que les pièces imprimées sur l'arête était plus résistantes, il n'est pas toujours possible d'opter pour ce sens d'impression.

Aussi ce nouvel essai a pour objectif de répondre à la question : l'épaisseur des couches a-t-elle une influence sur les propriétés de flexion d'éprouvettes imprimées à plat ?

Description de l'essai

  • Banc d'essai utilisé : banc d'essai R1 Filimprimante3D
  • Imprimante 3D utilisée : Original Prusa MK2
  • Diamètre de sortie de buse : 0.4 mm
  • Filament utilisé : PET-G dailyfil naturel, référence DAF241763, numéro de lot 491969
  • Nombre d'éprouvettes testées par paramètre d'impression variant : cf. ci-dessous
  • Vitesse d'essai : 11 mm/min
  • Pas d'avancement de la traverse mobile : 0.1 mm
  • Atmosphère d'essai : température : 18.4°C | hygrométrie : 60.4%

Les principaux paramètres d'impression fixes des éprouvettes sont :

  • Température d'impression : 220°C
  • Température de plateau : 70°C
  • Ventilation : 30-50%
  • Vitesse d'impression : 60 mm/s
  • Remplissage : rectilinear (angle 45°), 30%
  • Nombre de passages pour les murs (périmètres) : 2
  • Nombre de couches pleines à la base : 4
  • Nombre de couches pleines au sommet : 4

Profil Slic3r Original Prusa MK2 complet 300 microns disponible ici.

Paramètres variants : épaisseur de couche : 100 microns - 200 microns - 300 microns

Impression "à plat" à 30% - 220°C :

impression-a-plat.jpg

Résultat de l'essai

Le graphique ci-dessous présente le comportement des 12 éprouvettes avec en abscisse la flèche exprimée en mm et en ordonnée la charge exprimée en kg.

  • E1, E2, E3, E4 : 100 microns
  • E5, E6, E7 : 200 microns
  • E8, E9, E10, E11, E12 : 300 microns

pet-g_dailyfil_epaisseur-de-couches-a-pl

Toutes les éprouvettes ont rompu à l'exception des éprouvettes E1 et E4.

Interprétation de l'essai

Il apparaît clairement que les éprouvettes imprimées avec une épaisseur de couches de 0.10 mm présentent une résistance inférieure aussi bien du point de vue de la charge que de la flèche maximale. La différence entre les éprouvettes imprimées à 0.20 et 0.30 mm est légère mais il semble que les éprouvettes imprimées avec une épaisseur de couches 0.30 mm présentent les meilleures performances en terme de charge maximale. Par ailleurs, il semblerait que la flèche maximale est plus importante pour les éprouvettes imprimées avec une épaisseur de couches de 0.20 mm.

En conclusion, si l'influence de l'épaisseur de couches sur la résistance de pièces imprimées sur l'arête était quasi nulle, il apparait que les performances de résistance à la flexion augmentent avec l'épaisseur de couches dans le cas d'une impression "à plat".