Avez-vous déjà essayé d’imprimer des vases, des bols, des tasses et d’autres modèles imperméables? Si oui, quel type de filament avez-vous utilisé, avec quels paramètres l’avez-vous imprimé ? Avez-vous déjà pu rendre votre modèle étanche ?

Vous savez probablement maintenant que les modèles 3D ne seront pas imperméables sans travail supplémentaire. Si vous avez essayé de remplir divers vases imprimés avec des réglages classique (0,15 mm – Quality, 15% de remplissage gyroïde) avec de l’eau, vous avez probablement découvert que les modèles à parois minces ont tendance à fuir beaucoup, alors que ceux à parois épaisses retiennent généralement beaucoup mieux l’eau. La nature de l’impression 3D signifie qu’elle n’a peut-être pas les mêmes caractéristiques que celles auxquelles nous sommes habitués par l’injection ou les plastiques moulés par soufflage, il est donc nécessaire de faire quelques ajustements pour éviter les fuites de fluides. Dans cet article, nous présentons des trucs et astuces utiles pour éviter les fuites d’eau et rendre vos impressions plus fonctionnelles.

Facile n’est pas toujours le meilleur

Votre première pensée pourrait être que le moyen le plus simple de réaliser une impression étanche à l’eau consiste à effectuer une certaine forme de post-traitement. Imprimez simplement l’objet, puis polymérisez-le avec de la résine époxy, ou lissez-le avec de l’acétone, etc. Ces processus ne sont peut-être pas la solution la plus pratique. Vous devez passer plus de temps sur le post-traitement, même rassembler certains outils nécessaires, une manipulation avec de l’acétone peut être nécessaire, etc. Pour ces raisons, il est préférable de concevoir votre impression et d’ajuster les paramètres de votre slicer de manière à ce que l’impression soit étanche dès le départ et qu’il n’y ait pas besoin de post-traitement.

La bonne nouvelle est que nous avons effectué de nombreux tests pour vous permettre de trouver les meilleurs paramètres pour réaliser des impressions étanches. Nous avons imprimé plusieurs dizaines de modèles de test pour trouver où se situent les limites de l’étanchéité, puis nous avons comparé nos résultats avec certaines des suggestions communément données sur Internet et nous sommes heureux de vous présenter les résultats.

Choix du matériau

Il existe des filaments qui offrent une bonne résistance mécanique, thermique ou chimique, mais y a-t-il des types de matériaux qui excellent dans leur résistance à l’eau ? Eh bien, oui mais en fait non.

Tout d’abord, certains filaments comme le PVA et le BVOH sont totalement impropres à l’impression d’une pièce étanche car ils sont solubles dans l’eau. Si vous versez de l’eau à l’intérieur d’une impression créée dans l’un de ces filaments, en un rien de temps, elle commencerait à fuir et à se transformer en quelque chose qui ressemblerait à quelque chose du nez de quelqu’un. Mais y a-t-il une différence entre le PLA et le PETG ?

Voici notre verdict : si vous imprimez des modèles avec des parois épaisses (6 périmètres / 2-3 mm ou plus), le matériau avec lequel vous imprimez n’a pas d’importance. Cependant, avec des parois minces (2-4 périmètres / 0,9-1,8 mm), la différence devient claire. Ici, la meilleure barrière à l’eau est fournie par le PP, suivi par le CPE, le PC, l’ASA et l’ABS. Le TPEE était légèrement pire mais avait quand même des résultats très similaires. D’autres filaments testés (HIPS, Nylon, PETG, PLA, PVB) fuyaient beaucoup plus.

Plusieurs sources affirment que le PLA peut se dissoudre partiellement dans l’eau et perdre sa capacité à retenir l’eau. La réalité est que le PLA ne se dissoudra pas, mais, dans certaines conditions, il peut gonfler et servir de mèche pour l’eau, ce qui signifie qu’en théorie, il peut y avoir une situation où vous rempliriez le vase d’eau et il fuirait après plusieurs semaines. Lors de nos tests, nous n’avons eu ce problème avec aucun de nos objets de test (imprimés avec Prusament PLA). Cela comprenait des pots de fleurs imprimés en PLA, pour lesquels, au cours de notre longue période de test, nous n’avons remarqué aucune fuite (voir notre article sur le jardinage).

Choisir le bon modèle

L’une des clés du succès est d’éviter les modèles trop complexes. Les modèles aux formes complexes ont généralement plus de trous dans leurs parois qui peuvent provoquer des fuites. Il est également bon de choisir des modèles avec des parois épaisses (2-3 mm ou même plus épaisses). Si vous choisissez un modèle qui vous permettra de définir, par exemple, seulement 2 périmètres, il sera probablement incapable de retenir l’eau et nécessitera une forme de post-traitement.

Hauteur de couche

Divers articles disent que vous devez augmenter la hauteur de la couche pour réduire les jointures de couche, l’une des principales sources de fuite. De même, certaines personnes disent que l’impression d’impressions transparentes est également meilleure avec des couches élevées – et nous avons réfuté cette hypothèse. Nous avons maintenant également réfuté cette méthode pour l’impression de modèles étanches. L’impression avec des couches légèrement plus épaisses n’a de sens que pour l’impression avec des buses plus larges, mais lorsque nous parlons de buses de 0,4, il est préférable d’imprimer avec une hauteur de couche de 0,15 mm. Contrairement aux déclarations d’autres personnes, nous avons constaté que les hauteurs de couche les plus basses (0,05 mm) avaient les meilleures propriétés d’étanchéité et les hauteurs de couche les plus élevées (0,3 mm) les pires. Pour être clair, il semblait que la principale source de fuite n’était pas le contact entre les couches mais les coutures et les transitions entre le remplissage solide et les périmètres. L’impression avec une hauteur de couche de 0,15 mm offre non seulement une excellente qualité d’impression, mais également une assez bonne étanchéité. L’objectif principal est de rendre la paroi aussi dense que possible et nous avons montré que le meilleur moyen d’y parvenir est d’imprimer avec une faible hauteur de couche, un remplissage solide et une température élevée – voir notre article plus ancien sur l’impression de pièces transparentes.

Couches inférieures/supérieures

Nous n’avons pas oublié de tester un certain nombre de couches solides supérieures/inférieures. Fait intéressant, nous avons constaté que le nombre de couches solides n’est pas aussi important que le nombre de périmètres. Tous nos objets de test avec 2-7 couches solides inférieures (et 8 périmètres) étaient étanches. Il est important de savoir que les fonds de ces objets de test cylindriques ont été imprimés avec une surface plane tournée vers le bas sur le plateau chauffant et que la première couche est peut-être devenue la principale barrière à l’eau en raison de son écrasement sur le plateau. Le principal problème avec les couches solides inférieures est le chevauchement de remplissage entre les couches solides et les périmètres. Vous pouvez modifier ces paramètres (réglages d’impression / avancé / chevauchement de remplissage) pour améliorer la connectivité ou augmenter le débit (voir ci-dessous).

Périmètres

Les résultats de nos tests montrent que le nombre de périmètres est l’élément le plus important (le plus courant) influençant l’étanchéité de l’impression finale, dit simplement : plus vous utilisez de périmètres, plus vous avez de chances d’obtenir une impression imperméable. Lors de nos tests, la plupart des pièces imprimées en 3D ont bien fonctionné avec 4-6 périmètres (épaisseurs de paroi de 2-3 mm). Bien sûr, divers matériaux ont des périmètres différents nécessaires pour devenir imperméables. Vous trouverez ci-dessous les limites des matériaux choisis lorsque vous imprimez un simple cylindre d’essai :

Matériau Nombre minimal de périmètres
ABS 2
ASA 2
CPE 2
PC 2
PP 2
TPEE 3
PETG 4
PLA 4
PA 4
HIPS 5
PVB 5

L’impression avec un périmètre en mode vase était suffisante pour devenir étanche pour tous les matériaux testés. Cela a aidé à confirmer notre constatation selon laquelle la principale source de fuites détectées dans les impressions est la jointure créée lors du changement de couche. Des modèles plus simples peuvent être imprimés en mode vase, mais les formes complexes peuvent ne pas l’être. C’est pourquoi nous considérons deux périmètres comme la valeur la plus basse.

Flux

En augmentant le réglage du flux, vous pouvez également rendre le modèle plus étanche mais cela a un gros inconvénient, l’impression perdra ses dimensions précises et elle aura probablement une surface disgracieuse. Cela ne vous dérangera peut-être pas beaucoup si vous imprimez un design qui ne nécessite pas beaucoup de précision, vous pouvez souvent augmenter le débit à 105-110% (réglages du filament / multiplicateur d’extrusion), mais n’oubliez pas que cela causera probablement beaucoup de création de fils et de coulures (PETG par exemple).

Augmenter le débit est probablement le moyen le plus simple d’obtenir des qualités d’étanchéité pour votre impression 3D. Si vous souhaitez imprimer en mode vase, c’est probablement le seul moyen de sceller les parois (à moins que vous ne souhaitiez emprunter la voie du post-traitement).

Quelques conseils supplémentaires

  • Assurez-vous que la buse est propre à l’extérieur et à l’intérieur. La poussière (et autres) particules présentes dans la buse, ou le colmatage de la buse, peut augmenter le nombre de trous à l’intérieur de votre impression.
  • Si vous imprimez des modèles avec des parois épaisses, il n’est pas nécessaire de les imprimer avec un remplissage à 100%, mais dans ce cas, il est important d’augmenter le nombre de périmètres. Un nombre plus élevé de périmètres augmente non seulement l’étanchéité, mais améliore également les propriétés mécaniques du modèle.
  • Augmentez la température de 5 à 10 °C (selon le type de filament). Les paramètres les plus idéaux consistent à augmenter la température en combinaison avec de faibles hauteurs de couche, cela améliorera la connexion couche à couche. Le résultat doit être un modèle aussi dense que possible.

En résumé

  • Choisissez des formes simples pour l’impression
  • Il est préférable d’imprimer des modèles à parois minces avec du PP ou du CPE
  • N’augmentez pas la hauteur de couche (0,15 ou moins, c’est bien)
  • Le nombre de couches inférieures n’a pas d’importance. Cependant, réglez-le sur 5 ou plus, juste pour être sûr.
  • Imprimez avec 4 périmètres ou plus (lorsque vous n’imprimez pas en mode Vase).
  • Augmentez le flux si vous ne pouvez pas utiliser plus de périmètres.

Solutions de post-traitement

Comme nous l’avons montré, avec quelques changements de paramètres de base et le bon choix de filament, il est généralement possible d’obtenir des impressions étanches sans aucun post-traitement, mais que faire si nous avons besoin d’un peu plus ? Voici quelques possibilités de post-traitement pour tirer le meilleur parti de vos impressions.

Laque acrylique

La méthode la plus simple et la plus conviviale pour fabriquer un vase étanche consiste à utiliser un vernis acrylique transparent. Vaporisez simplement le modèle à l’extérieur et à l’intérieur plusieurs fois et laissez-le sécher. Le vernis acrylique (mat et brillant) peut être acheté dans un marché de loisirs moyen ou une quincaillerie. Gardez à l’esprit que nous ne recommandons pas l’utilisation de vernis acrylique pour fabriquer des modèles sans danger pour les aliments. Pour ces cas, nous suggérons d’utiliser une résine époxy de qualité alimentaire certifiée ou de choisir une autre méthode de post-traitement de surface.

Vernis à ongle

Cela peut sembler un peu étrange, mais le vernis à ongles peut également sceller la surface. Son principal avantage est l’accessibilité, il suffit de l’acheter en pharmacie ou de le demander à quiconque l’utilise. Le principal inconvénient de cette méthode est son application peu pratique, le vernis à ongles est généralement dans de petites bouteilles avec de minuscules pinceaux. De plus, c’est assez cher par rapport aux autres méthodes.

Résine époxy

Sceller la surface avec de la résine époxy de qualité alimentaire vous aidera non seulement à rendre le modèle étanche, mais c’est aussi l’une des rares méthodes qui peuvent être utilisées pour fabriquer des plats imprimés en 3D sans danger pour les aliments. Gardez à l’esprit que l’utilisation de résine époxy est un travail très salissant qui s’accompagne de vapeurs qui nécessiteront probablement des mesures de sécurité supplémentaires. Il est fortement recommandé d’utiliser au minimum des gants et une protection respiratoire. Vous devez toujours suivre les recommandations du fabricant, en particulier lorsque vous essayez de fabriquer des modèles sans danger pour les aliments. Le durcissement de la résine époxy peut également prendre plusieurs jours, ce qui ajoute à votre temps d’attente pour terminer votre projet.

Lissage chimique

La méthode de post-traitement de loin la plus élégante est le lissage chimique. C’est un travail relativement propre, bien qu’il ait généralement une certaine odeur. Cependant, le résultat est une version propre et lisse du matériau que vous avez utilisé. Le plus gros inconvénient de cette méthode est probablement le faible nombre de matériaux qui peut être facilement lissé. Pour être clair : chaque type de filament a son solvant, mais il n’y a que quatre matériaux qui peuvent être lissés avec des produits chimiques courants et sûrs ABS, ASA, HIPS et PVB. Nous ne discuterons pas des méthodes de lissage chimique ici, il faudrait tout l’article. Attendez une minute, nous l’avons déjà fait ! Vérifiez notre ancien article et lisez notre guide des matériaux pour en savoir plus.

Fabriquer des vases, des tasses et d’autres modèles étanches n’est pas sorcier. Avec des paramètres d’impression appropriés, vous pouvez imprimer une myriade de modèles et avec un peu de post-traitement, presque tout peut devenir étanche. Vous pouvez objecter que nous n’avons pas mentionné toutes les variantes possibles. Par example, l’imprégnation sous vide ou alors la recuisson manquent ici, mais j’espère que nous conviendrons tous que ce sont des méthodes avancées et rarement utilisées, même par les makers les plus expérimentés. Dans un prochain article, nous vous montrerons s’il est possible ou non d’imprimer des modèles vraiment étanches (hermétiques), par exemple, des boîtes refermables qui peuvent être immergées dans l’eau pendant un certain temps. En attendant, nous serions ravis que vous partagiez vos impressions étanches avec nous. Bonne impression !