Comment imprimer en 3D étanche

Introduction

Beaucoup de gens ont des malentendus sur la signification de "résistant à l'eau". En gros, l'étanchéité et l'imperméabilité sont différentes. Résistant à l'eau signifie que l'eau ne peut pas pénétrer (et passer à travers) le composant, tandis qu'imperméable signifie que l'eau ne peut ni entrer ni sortir du composant. En pratique, si votre impression sera exposée à la pluie ou à des climats humides, vous voudrez probablement qu’elle soit résistante à l'eau. Peu importe qu'elle soit étanche ou non. Par exemple, si vous imprimez en 3D une pièce de voiture (comme une partie de pare-chocs), il n'est pas nécessaire de la rendre étanche, mais elle doit être résistante à l'eau pour garantir qu'elle reste intacte malgré les expositions répétées à la pluie. En revanche, si vous imprimez une bouteille d'eau, elle doit être étanche pour empêcher le liquide de s'échapper. Cet article se concentrera sur la façon de rendre les pièces imprimées en 3D résistantes à l'eau, en vous montrant quelques méthodes différentes, y compris le choix des matériaux, la configuration du slicer, le post-traitement et les tests.

Sélection des matériaux : PLA, ABS, PETG et PP sont de bons choix pour des impressions résistantes à l'eau

Certains matériaux sont plus sensibles aux réactions chimiques et à la déformation que d'autres, ce qui peut entraîner des pièces non résistantes à l'eau. Si un matériau réagit avec l'eau, les impressions 3D réalisées avec ce matériau risquent de se déformer au contact de l'eau ou lorsqu'elles sont placées dans un environnement humide. Par conséquent, le choix des matériaux doit être votre première priorité. Cependant, ce n'est pas la seule étape. Bien que certains matériaux soient étiquetés comme résistants à l'eau, les pièces fabriquées à partir de ceux-ci peuvent ne pas l'être. Si vous choisissez une impression FDM, il existe trois matériaux principaux que vous pouvez envisager : PLA, ABS et PETG. Bien que moins courante, le polypropylène (PP) est également un matériau à envisager en raison de ses propriétés résistantes à l'eau. Voyons-les en détail.

Acide polylactique (PLA) : Pas connu comme étant le matériau le plus résistant à l'eau, mais il fonctionne. Il fonctionne bien tant qu’il est en contact avec de l'eau froide plutôt qu'avec de l'eau chaude.

ABS : C'est un excellent matériau d'impression résistant à l'eau. Les composants peuvent se fissurer et se déformer à basse température, mais ses propriétés résistantes à l'eau semblent durer longtemps autrement.

PETG : C'est un matériau modifié du PET (utilisé dans les bouteilles d'eau) et c’est un excellent matériau pour réaliser des impressions résistantes à l'eau. Le PETG est généralement considéré comme résistant à l'eau et possède une excellente résistance à la chaleur. Ce matériau pourrait être le meilleur choix pour imprimer des pièces résistantes à l'eau, à condition d'incorporer également d'autres technologies d'étanchéité.

PP : L'un des meilleurs choix pour des impressions résistantes à l'eau. Il est naturellement hydrophobe, conserve bien l'humidité et offre une bonne résistance chimique et aux chocs. Si vous prévoyez d’utiliser des pièces imprimées en 3D pour tout ce qui entre en contact avec des aliments ou des boissons, vous devez utiliser des matériaux sûrs pour les aliments, tels que le PP ou le PETG, et non l'ABS ou l'ASA. Avant d’imprimer, assurez-vous que le fabricant de votre filament spécifique indique qu’il respecte les normes de sécurité alimentaire.

Résistance à la chaleur : La résistance à la chaleur n’a rien à voir avec la résistance à l’eau d’une pièce, mais selon l’application prévue, cela peut être important. Par exemple, les pièces résistantes au lave-vaisselle sont soumises à des températures extrêmes et à de grandes quantités d’eau, il est donc particulièrement important de choisir des matériaux résistants à la chaleur et à l'eau, comme l'ABS ou le PETG.

Paramètres de découpe (Slicing) : Ajuster la hauteur des couches peut rendre la pièce plus résistante à l'eau

L'un des facteurs les plus importants en impression 3D est la méthode de découpe (slicing) et les paramètres associés. De plus, ces paramètres déterminent la solidité, la densité et la protection de la pièce imprimée en 3D, ce qui affecte directement sa résistance à l'eau. Il est important de noter que, bien que le réglage des tranches (layers) joue un rôle essentiel dans l’étanchéité d’une impression 3D, certains modèles sont plus difficiles à rendre résistants à l'eau que d’autres. Les modèles complexes avec beaucoup de détails sont plus difficiles à étancher, alors assurez-vous de garder votre modèle aussi simple que possible. Une fois que le modèle a été ajusté, les paramètres d'impression sont prêts à être utilisés.

Voici les réglages les plus importants à prendre en compte:

Extrusion : En prolongeant délibérément l'extrusion d’une impression, on peut rendre la pièce plus résistante à l'eau, car cela réduit les chances de laisser des espaces dans l'impression. Vous pouvez obtenir cela en augmentant le taux d'extrusion (parfois appelé "flow rate") dans le slicer. Les couches imprimées se lient mieux entre elles, ce qui peut être réalisé en augmentant la température. Augmenter la température peut aussi aider à mieux compenser la sur-extrusion.

Taille de la buse : Bien que ce ne soit pas un paramètre de slicer en soi, une buse plus large aide à rendre la pièce plus résistante à l'eau. Une buse plus large signifie une ligne d'extrusion plus épaisse, y compris l'enveloppe extérieure de la pièce. Peu importe combien de coques (shells) il y a, une coque plus épaisse signifie qu'il y a moins de chances qu'une coque soit accidentellement imprimée assez mince pour créer des trous ou des espaces pendant le processus d'impression. Bien sûr, avoir plus de couches externes aidera toujours à rendre l’impression plus étanche, qu'il y ait ou non une buse plus large.

Hauteur des couches : Utiliser une hauteur de couche plus faible peut améliorer la résistance à l'eau de votre impression car cela crée des couches plus denses qui sont plus propices à la résistance à l'eau. Des hauteurs de couche plus petites améliorent également l'adhésion entre les couches, donc même si cela prend un peu plus de temps pour imprimer, l'objet final sera moins susceptible de se fissurer ou de fuir.

Le revêtement post-traitement est un excellent moyen de combler les lignes de couches et d'éviter les fuites

Le post-traitement est l'une des meilleures façons de rendre les pièces imprimées en 3D résistantes à l'eau. Le traitement de lissage des couches peut produire un bon effet étanche. Il fusionne les couches, élimine les espaces entre les lignes de couches et crée un joint plus serré autour de la pièce. Il existe plusieurs méthodes de lissage des couches, mais la principale consiste à appliquer un solvant sur l'impression soluble. Certains matériaux sont solubles dans certains produits chimiques. Par exemple, l'ABS est partiellement soluble dans l'acétone.

Acétone : C’est probablement le solvant le plus couramment utilisé pour le post-traitement. La méthode de lissage à la vapeur d'acétone est adaptée aux filaments ABS, ASA, HIPS, PMMA et polycarbonate.

Époxy : Une autre méthode de post-traitement consiste à appliquer de l'époxy sur votre impression. La résine époxy lisse rapidement les motifs de couches sur les pièces imprimées en 3D, rendant les pièces moins sensibles aux effets de l'eau.

Cire : Bien que moins courante, la cire est également d’une grande aide pour rendre vos impressions résistantes à l'eau. Elle ne dissout pas la couche comme le fait l'acétone. Au lieu de cela, elle remplit les espaces entre les couches.

Testez maintenant que vous avez créé votre composant résistant à l'eau

Ne pensez pas immédiatement qu’en suivant les conseils ci-dessus, vous aurez toujours des pièces étanches. Les tests d'impression peuvent être un peu délicats et peuvent aussi dépendre de la géométrie du design. Si la pièce peut contenir une tasse d'eau ou plus (que ce soit l'objectif prévu ou non), essayez de la remplir d'eau et marquez exactement où se trouve la ligne d'eau. Assurez-vous de garder la pièce dans un endroit frais et surveillez-la de près le lendemain pour voir si le niveau de l'eau baisse de manière significative. Si c'est le cas, vous avez une fuite.

Si votre pièce ne contient pas d'eau, placez-la sur une balance et notez son poids à sec. Ensuite, laissez la pièce tremper dans un bassin d'eau pendant une journée. Séchez soigneusement la surface de la pièce et pesez-la à nouveau. Si vos pièces sont beaucoup plus lourdes qu'elles ne l'étaient il y a un jour, de l'eau a probablement pénétré à l'intérieur.

Conclusion

Bien que les pièces imprimées en 3D présentent de nombreux avantages, elles ne sont généralement pas résistantes à l'eau. Prendre le temps d'étanchéifier vos pièces les fera durer plus longtemps et les protégera des dommages causés par l'eau. Si votre pièce n'est pas étanche, nous vous recommandons de revoir les conseils ci-dessus : ajuster les paramètres de découpe, appliquer un revêtement époxy uniforme ou une autre méthode de post-traitement, ou éventuellement utiliser un matériau totalement différent.