Extrudeur ou tête d'impression 3D

En utilisant la fabrication additive, vous serez certainement confronté à un extrudeur, surtout si vous imprimez par vous-mêmes. Ce composant joue un rôle majeur dans le processus d’impression 3D de vos projets, c’est pourquoi nous pensons que vous devriez en savoir plus à son sujet.

La tête d’impression 3D est la partie d’une imprimante 3D qui permet d’éjecter un matériau sous une forme liquide ou semi-liquide afin de le déposer par couches successives dans le volume d’impression 3D. Dans certains cas, la tête d’impression ne sert qu’à déposer un liant qui permet de solidifier un matériau sous forme de poudre.

Qu'es-ce qu'un extrudeur?

Un extrudeur est la partie de l’imprimante 3D permettant d’éjecter le matériau liquide, ou semi-liquide afin de le déposer couche par couche pour créer une pièce en impression 3D. Dans certains cas, les extrudeurs permettent aussi de déposer un agent liant pour solidifier un matériau présenté sous forme de poudre.

Les différentes technologies d'impression 3D qui nécessitent une tête d'impression 3D

Obligatoirement présente sur les imprimantes 3D FDM ou FFF, la tête d’impression est aussi nécessaire au bon fonctionnement des machines utilisant les technologies de Binder Jetting, Polyjet ou encore les CPX de 3D Systems. Il s’agit de machines de fabrication additive qui ont besoin de déposer de la matière avant de la transformer soit en y ajoutant un liant (Binder Jetting) soit en changeant les propriétés chimiques (Polyjet, CPX). Ces technologies sont détaillées dans notre guide sur les différents types d’impression 3D. Quelles sont les différences et avantages des buses d’imprimantes 3D en fonction des technologies d’impression?

Pour les imprimantes FDM / FFF

La tête d’impression sur les imprimantes FDM est la partie qui se charge d’extruder le filament plastique sous une forme liquide et de le déposer sur le plateau d’impression par additions successives de couches. La tête d’impression est composée de plusieurs parties distinctes parmi lesquelles on retrouve un moteur pour entraîner le filament plastique et une buse (ou extrudeur) pour extruder le plastique.

Certaines imprimantes 3D FDM / FFF sont maintenant équipées de deux têtes d’impression. Cela permet notamment d’imprimer deux matériaux à la fois afin d’obtenir des impressions 3D à deux couleurs. La présence de deux têtes permet aussi d’extruder un matériau de support qu’il sera possible de retirer ensuite grâce à du solvant.

Afin d’homogénéiser le processus de refroidissement du plastique, certaines imprimantes sont closes. Cela permet de maintenir la chambre de fabrication à une température homogène, garantissant ainsi une plus grande régularité dans le résultat d’impression.

Pour les imprimantes qui fonctionnent grâce au Binder Jetting

L’un des exemples les plus répandus des imprimantes Binder Jetting provient probablement des imprimantes ProJet de 3D Systems. Ces imprimantes disposent d’une tête d’impression qui est chargée de projeter un liant (ou de la couleur) sur un matériau sous forme poudre. C’est l’action de se liant projeté sur les couches de poudres successives qui permet de créer l’objet.

Pour les imprimantes Polyjet

La technologie Polyjet, initialement développée par Objet (qui appartient maintenant à Stratasys), est aussi basée sur la projection de résine sous forme de gouttelettes sur la plateforme d’impression. Une fois les gouttelettes projetées, la résine est polymérisée par UV.

Extrémité froide, extrémité chaude: Quels-sont ces composants?

La partie froide de l’extrudeur d’une imprimante 3D se situe généralement dans la partie supérieure de celui-ci. A ce stade de l’impression, le filament n’a pas besoin d’être chauffé. A cet endroit se situent le moteur et les engrenages permettant de diriger le filament vers la source de chaleur de l’extrudeur.

La tête chauffante de l’extrudeur permet ensuite de faire passer le filament de son état solide, à un état liquide afin d’être déposé sur le plateau d’impression 3D. Mais comment le filament fond-il? une cartouche chauffante permet de chauffer la buse via un bloc en aluminium.

La plupart des imprimantes 3D ont une buse de 0.4 mm, ce qui est une taille standard, mais il existe d’autres tailles. Le bonze est habituellement utilisé pour les buses d’imprimantes 3D, mais d’autres options sont disponibles. Pour certains matériaux, il peut être préférable d’utiliser une buse en acier inoxydable.

Extrusion directe ou Bowden: Laquelle choisir ?

Il n’existe pas un seul type d’extrudeur, votre choix dépendra de l’imprimante 3D utilisée, le matériau à imprimer, ainsi que la vitesse et le niveau de détail requis. La nature de votre projet déterminera également votre choix d’extrudeur. Il existe donc deux possibilités, l’extrusion directe ou Bowden. Tous les extrudeurs ont un moteur, mais certains peuvent fonctionner par engrenage permettant aussi de personnaliser et adapter certains paramètres et améliorer vos impressions.

L’extrusion directe est directement attachée à la tête chauffante, alors que l’extrusion Bowden ou l’extrusion à moteur déporté, où le moteur est fixé sur le châssis, déporté de la tête chauffante par un tube assurant l’acheminement du filament. Avec l’extrusion directe, le chemin parcouru par le filament est moins long.

Néanmoins si vous souhaitez imprimer plus rapidement l’extrusion Bowden sera le meilleur choix, puisque seule l’extrémité se déplace pour imprimer et non tout l’extrudeur en entier.

Les problèmes liés aux têtes d'impression sur une imprimante 3D

Les principaux problèmes rencontrés sur les têtes d’impression des imprimantes 3D sont les mêmes que sur les imprimantes à jet d’encre, c’est à dire qu’un mauvais entretien ou l’utilisation de mauvais consommables peu conduire à la dégradation ou à l’encrassement de la buse qui permet de projeter la matière.

Particulièrement sur les imprimantes 3D FDM, le principal problème provient de buses d’impression bouchées par un plastique durci qui n’arrive plus à quitter la tête d’impression ou par un jeu dans l’axe d’extrusion du plastique provoquant une extrusion discontinue.

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