Comment réduire sa consommation de filament 3D ?

Pourquoi diminuer sa consommation en filament 3D ?

L'impression 3D est fondamentalement moins consommatrice en matière première que les méthodes de fabrication traditionnelles et soustractives. Avec l'impression 3D, on ne retire pas de la matière, on la positionne où nécessaire. Par ailleurs la fabrication additive permet de produire le juste nécessaire (à l'inverse de l'injection), et ce localement.

Mais l'utilisation du plastique comme matière première peut potentiellement participer à la crise mondiale de sur-consommation de plastique. Alors, agissons à notre échelle !

Une réduction de sa consommation de filament est aussi synonyme de gain financier et très souvent de gain de temps d'impression.

Nous vous proposons ici quelques pistes visant à réduire votre consommation en filament plastique pour imprimante 3D.

comment reduire consommation filament imprimante 3D

Du côté de la matière première

Prenez soin de vos filaments

Pour les utiliser jusqu'au bout, pensez à bien conserver vos bobines, à l'abri de l'humidité et de la lumière. A minima replacez les bobines dans leurs cartons d'origine. Si vous êtes gros consommateur, une solution simple mais efficace consiste à placer les bobines dans des sceaux opaques hermétiques, par 3 ou 4.

En fonction de votre consommation, passez aux gros conditionnements

Bien que les nouvelles machines permettent de détecter la fin d'une bobine à travers un capteur de fin de fil, la méthode la plus efficace pour limiter la problématique des fins de bobines est de passer aux gros conditionnements : 2.3, 4.5 ou même 8kg.

Ce passage aux gros conditionnements est à raisonner en fonction de votre consommation. Il ne s'agit pas non plus de passer sur des bobines de 4.5kg que vous mettrez deux ans à consommer, au risque de se retrouver avec une matière dégradée.

Attention aussi à l'entrainement de la bobine de gros volume. Tirer sur une bobine de 4.5 ou 8kg n'est pas la même chose que de tirer sur une bobine de 1kg. Les grosses bobines doivent être placées sur touret avec roulement à billes et l'extrudeur doit avoir suffisamment de force pour faire tourner la bobine.

Bien préparer ses impressions

Des réductions de la quantité de matière première utilisée peuvent être obtenues à travers la bonne préparation de l'impression. Voici quelques pistes.

Réduisez votre taux de remplissage

Par défaut, les logiciels de tranchage proposent dans leur profil de base un taux de remplissage de 20 à 30%. Mais de nombreuses pièces peuvent être imprimées à un taux de remplissage plus faible, voire nul sans trop perdre en caractéristique mécanique.

Cela dépendra bien entendu de la géométrie de la pièce mais, plus souvent qu'on ne le pense, un infill à 0% est possible.

Prenons exemple avec la pyramide ci-dessous. A gauche, l'objet final. Au centre un taux de remplissage classique de 20%. Et à droite un taux de remplissage à 0%. Avec ce taux de remplissage de 0% la pyramide sera belle et bien imprimée, sans défaut. Selon le trancheur utilisé, le gain peut être de près de 50% de matière sur le modèle ci-dessous ! Ajoutons à cela un gain de temps d'impression, bien évidemment.

reduire taux de remplissage impression 3D

Notez que certains trancheurs disposent d'une fonction permettant de ne remplir que si nécessaire. Avec le trancheur Slic3r de chez Prusa cette fonction porte le nom de : "Faire remplissage seulement où cela est nécessaire" (>Réglages d'impression>Réduction du temps d'impression).

Accroche au plateau et supports de construction

Dans le même esprit, pour l'accroche au plateau, préférez les brims aux rafts.

Posez-vous aussi la question des supports. Sont-ils vraiment nécessaires sur la pièce en question ? Testez dans le trancheur les différents types de supports. Selon les cas, l'option "Tree support" peut être à l'origine de gain de matière, et de temps d'impression par la même occasion.

Une pièce à la fois ou toutes les pièces en même temps ?

L'impression 3D permet de produire des pièces en petites séries. Pour produire plusieurs pièces identiques sur un même plateau les logiciels de tranchage nous proposent deux options :

  • produire une pièce à la fois
  • produire toutes les pièces en même temps

Si les objets sont tous produits sans mésaventure, aucune différence de consommation de filament. Mais si le processus d'impression présente un défaut en cours de production, le résultat n'est pas le même.

Comme vous pouvez le voir sur le schéma ci-dessous dans la configuration "un objet à la fois", l'imprimante 3D réalise un objet puis passe au second. Dans la configuration "tous les objets en même temps", l'imprimante 3D imprime, comme son l'indique, tous les objets simultanément, couche par couche.

impression 3D un objet a la fois

La configuration "un objet à la fois" est plus chronophage et limite le nombre d'objets sur le plateau (du fait du débattement nécessaire pour le déplacement de la tête d'extrusion). Mais dans le cas de l'impression de tous les objets en même temps, un souci de "bouchage" de buse, de manque de filament ou tout autre évènement peut entraîner l'échec de tous les objets sur le plateau, sans exception. Avec la configuration "un objet à la fois" ce risque est grandement limité : si le soucis survient sur le 3ème objet, vous aurez au moins 2 objets finis.

Imprimez des coques, plutôt que des pièces closes

Certains logiciels de retouche de fichiers STL comme Meshmixer disposent de la fonction Shell ou Hollow. L'objectif est de générer une coque à partir d'une modélisation pleine. Sur le schéma ci-dessous vous pouvez voir l'objet plein à gauche, la coque générée avec la fonction Hollow à droite. La partie orange en transparence constitue donc un vide.

hollow shell impression 3D

Il est possible de paramétrer les caractéristiques de cette coque selon différents paramètres comme sa précision ou son épaisseur.

L'idée est donc ici d'imprimer une pièce creuse, donc moins consommatrice de filament. Bien entendu cela dépend de la géométrie de la pièce. Tous les objets ne peuvent être imprimés avec ce concept de coque. Mais sur de grosses pièces, avec une coque d'épaisseur suffisamment importante, il est possible d'imprimer des pièces vides avec aucun support. Le gain de matière (et de temps) est faramineux.

Ci-dessous un premier exemple de pièce imprimée en coque, sans aucun support. En paramétrant une coque suffisamment épaisse (et un taux de remplissage de la coque d'environ 20%), il a été possible de l'imprimer sans aucun support.

coque impression 3D

Dans l'exemple ci-dessous, la technique de la coque a encore été utilisée. Si la pièce avait été imprimée classiquement avec un taux de remplissage standard la production aurait été très longue et très consommatrice de filament. Pour cette pièce des supports depuis le plateau ont été générés seulement ou nécessaire avec une tolérance d'angle de hang-out très important.

impression 3D hollow shell coque

Multi-matériaux ou multi-couleurs, oui mais pas en mono-tête

tour de purge impression 3D

Les machines permettant l'impression de plusieurs filaments se sont démocratisées. Dans le cas des impressions multi-matériaux, c'est l'impression de filaments supports (PVA, BVOH, PVOH, HIPS) en combinaison du matériau maître qui constitue l'application la plus courante. Ce type de machine permet aussi l'impression d'un même matériau, mais de couleurs différentes.

Deux types de technologies sont disponibles. Les imprimantes multi-têtes disposent d'une tête d'extrusion par filament. Lorsque une buse n'est pas active, elle est mis au repos notamment via une rétraction conséquente et une baisse de la température pour éviter toute coulure. Lorsque la tête est de nouveau sollicitée, la température remonte et un essuyage rapide de la buse est effectué.

De l'autre côté on retrouve les imprimantes à une seule tête d'impression qui chargent et déchargent les filaments les uns après les autres. Mais ce dispositif implique la production d'une tour de purge en parallèle de la montée de la pièce, parfois plus lourde que l'objet lui-même... En effet il convient avant de charger le nouveau filament de purger toute la tête d'extrusion. Ces tours sont très consommatrices de filaments. Aussi on préfèrera les imprimantes multi-têtes. Notons cependant que les fabricants travaillent à réduire le volume de ces tours de purge, ou mieux à purger la buse à travers l'infill, astucieux.

Sur la photo à gauche, vous pouvez visualiser l'objet imprimé à gauche, la tour de purge à droite.

Au moment de la rédaction de cet article, il n'existe pas d'imprimante 3D multi-matériaux à plus de deux têtes. Mais il existe des projets très prometteurs comme le Tool CHanger de E3D-Online (lien vers la vidéo Youtube).

Tolérez l'imperfection !

La pièce imprimée n'est pas parfaite ? Est-ce dramatique ? Est-il vraiment nécessaire de la réimprimer une 2ème ou 3ème fois ?

L'imprimeur 3D débutant a tendance à rechercher la perfection, la pièce sans aucun cheveux d'ange, sans boursouflure, sans un trait de buse qui dépasse. Avec le temps on apprend que ces légères imperfections ne sont pas si problématiques, que cela fait partie de l'impression 3D. Gardez cela en tête lors de vos prochaines inspections de pièces encore chaudes, tout juste décollées du plateau.

Notez qu'il existe aussi de nombreuses solutions et d'outils de finition pour parfaire vos pièces : limes, ébavureur, scalpel, papier de verre, etc.

Ne pas systématiquement raisonner "impression 3D"

L'impression 3D est un outil formidable pour la fabrication de pièces sur-mesure à des fins technique ou de bricolage. L'imprimeur bricoleur ou technicien peut facilement tomber dans le travers "je vais faire ça en impression 3D". Il est vrai qu'en impression 3D, énormément de choses sont possibles.

Mais il ne faut pas oublier les solutions déjà existantes, commercialisées prêtes à être utilisées ou bien à adapter, dans des matériaux dont les filières de recyclage sont rodées comme le bois ou les métaux.

Pour finir, imprimons utile !

L'impression 3D est un outil puissant de production maintenant accessible à tous. Raisonnons nos productions et maîtrisons notre consommation en imprimant utile ! ;-)