Impression 3D transparente : ce que vous devez savoir

Les matériaux transparents sont largement utilisés dans de nombreux domaines d’application. Grâce aux progrès récents de la fabrication additive, l’impression 3D est de plus en plus utilisée pour produire des objets transparents. Par exemple, l’impression 3D transparente permet de fabriquer des composants optiques complexes tels que lentilles, prismes et guides de lumière, utilisés dans des instruments de précision comme les appareils photo et microscopes.

Dans cet article, nous présentons tout ce qu’il faut savoir sur l’impression 3D transparente, y compris les méthodes, techniques et le choix des matériaux pour obtenir des pièces imprimées cristallines.

Principes de l’impression 3D transparente

La technologie d’impression 3D transparente repose principalement sur des méthodes telles que l’impression 3D par photopolymérisation (SLA) et le dépôt de filament fondu (FDM). La SLA utilise une source lumineuse pour durcir sélectivement des résines photosensibles et construire des objets transparents couche par couche. Le FDM utilise des filaments chauffés dans la buse, déposés couche par couche pour former le modèle 3D.

Quel procédé choisir ?

La SLA est plus adaptée à l’impression 3D transparente que le FDM, principalement en raison de son principe d’impression, des propriétés des matériaux et de la qualité de surface et de transparence des résultats finaux. La SLA utilise des lasers pour durcir la résine photosensible liquide couche par couche. Cette méthode permet d’obtenir une très grande précision et un haut niveau de détails, car le faisceau laser contrôle avec exactitude la position et l’étendue du durcissement, et la liaison entre les couches est très uniforme, avec presque aucune ligne de couche. Cette uniformité est essentielle pour atteindre une transparence élevée. De plus, la résine photosensible utilisée en SLA peut être très transparente après durcissement, et le matériau lui-même possède d’excellentes propriétés optiques, ce qui permet de maintenir un haut degré d’uniformité et de réduire les petites bulles ou irrégularités à l’intérieur. La surface du modèle imprimé est très lisse et les détails sont précis. Même sans post-traitement, une transparence élevée peut être obtenue, et un simple polissage peut encore améliorer la transparence.

En revanche, le FDM forme les objets en chauffant et en extrudant des filaments thermoplastiques couche par couche. L’épaisseur des couches imprimées est importante, la précision est moindre, et les lignes de couche sont visibles. La liaison entre les couches est moins uniforme que pour la SLA, ce qui provoque une diffusion de la lumière aux interfaces et affecte la transparence. Bien que le FDM dispose de matériaux transparents, ces derniers sont susceptibles de former des bulles internes et des irrégularités entre les couches lors de l’extrusion et du refroidissement, ce qui réduit la transparence finale. La surface de l’objet imprimé par FDM est relativement rugueuse et nécessite beaucoup de post-traitement pour devenir lisse. Même dans ce cas, les lignes de couche influent toujours sur la transparence finale. Trouver les meilleurs réglages pour l’impression transparente avec une imprimante FDM est un processus complexe qui demande des expérimentations pour identifier les paramètres optimaux pour votre machine et le matériau choisi. Les réglages à ajuster incluent la température et le débit d’extrusion du matériau, la température du plateau, la vitesse d’impression, l’épaisseur de couche et le diamètre de la buse.

Il est important de noter, cependant, qu’obtenir une impression complètement transparente peut être difficile, mais il est possible de maximiser la transparence autant que possible grâce à certains ajustements et techniques.

Impression 3D Transparente : Obtenir une Transparence Maximale

Pour un modèle 3D à imprimer, les géométries plus complexes ont tendance à réfracter davantage la lumière et sont moins susceptibles d’être très claires. Cela est particulièrement vrai pour les designs courbés, car les courbes redirigent la lumière. Pour minimiser la réfraction, il est recommandé de modéliser votre objet avec des parois aussi fines que possible. En effet, des parois plus épaisses dispersent davantage la lumière et donnent un aspect plus opaque après impression. Il est toutefois important de respecter l’épaisseur minimale requise par la technologie pour éviter des problèmes comme la rupture du modèle.

Obtenir une transparence maximale en impression 3D nécessite une optimisation minutieuse de la sélection des matériaux, des paramètres d’impression et des techniques de post-traitement. Le choix d’un matériau transparent de haute qualité est la première étape. Pour la SLA (stéréolithographie), il convient d’utiliser des résines photosensibles transparentes spécialement conçues, telles que Formlabs Clear Resin ou Anycubic Clear Resin, qui conservent une grande transparence après durcissement. Pour le FDM (fused deposition modeling), il est recommandé de sélectionner des filaments thermoplastiques très transparents, comme le PLA Clear d’eSUN ou le PETG de Prusament, capables de former des structures relativement transparentes lors de la fusion et du refroidissement.

Source: https://3dprint.com/57124/formfutura-hdglass-filament/

Optimiser les paramètres d’impression est également crucial. Pour l’impression SLA, ajustez la puissance du laser et la vitesse de balayage afin que chaque couche durcisse uniformément, choisissez une épaisseur de couche fine (comme 25-50 microns), assurez l’uniformité et la finesse de chaque couche, et réduisez les interfaces entre les couches. Pour l’impression FDM, choisissez la température et la vitesse d’extrusion appropriées pour que le matériau fonde et se dépose uniformément, réduisez les bulles internes et les irrégularités, et utilisez une faible épaisseur de couche (comme 0,1 mm) et une hauteur de couche plus élevée pour réduire la visibilité des lignes de couche. De plus, maintenir un environnement d’impression stable et éviter les fluctuations de température et les courants d’air peut également aider à obtenir une meilleure transparence.

Le post-traitement est la dernière étape pour atteindre une transparence maximale. Pour la SLA, la résine non durcie est soigneusement nettoyée avec des solvants tels que l’alcool isopropylique, un durcissement secondaire est effectué sous lumière UV, et un ponçage et polissage progressifs peuvent éliminer les défauts mineurs et les lignes de couche, obtenant finalement une surface lisse et transparente. Pour la FDM, la surface est progressivement poncée avec du papier abrasif fin, polie manuellement ou mécaniquement avec un agent de polissage, ou la technologie de polissage à la flamme est utilisée pour chauffer rapidement la surface, la faire fondre et se solidifier à nouveau, améliorant ainsi la transparence.

En combinant ces étapes, il est possible de produire des impressions 3D optiquement transparentes répondant aux besoins d’une grande variété d’applications exigeantes.

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