Préambule

Nous allons voir aujourd’hui comment imprimer une pièce transparente (oui, transparente et pas juste translucide 😉 ) sur une imprimante 3d de bureau classique à dépôt de fil (FDM FFF).

Lorsque nous saisissons les mots clés « filament 3D transparent », nous visualisons une myriade de possibilité qui s’offrent à nous (PLA transparent, PETG transparent, PC transparent….) et on se dit que ça va être facile, grossière erreur ! Mais pas de panique, nous allons voir ici comment imprimer une pièce transparente avec un beau rendu.

L’impression 3D transparente, par où commencer?

La technologie SLA permet également d’avoir des rendu transparents avec moins d’efforts mais nous allons nous intéresser ici uniquement à la technologie FDM/FFF.

La différence majeure entre la transparence et le translucide réside dans la capacité d’un matériau à restituer la lumière. Une pièce transparente va la laisser passer tandis que la pièce translucide va la contenir (en partie). La diffusion de cette lumière résulte de plusieurs facteurs, la plus importante étant l’homogénéité de l’impression 3D. Chaque cavité, bull ou ligne va avoir une incidence directe sur le rendu final de la pièce imprimée.

Après avoir passé plusieurs heures sur Youtube, des tutos et articles, je n’étais pas satisfait des rendus proposés et souhaitais avoir une vraie pièce transparente.

 

Le choix de la matière

Nous avons plusieurs possibilités qui s’offrent à nous et qui dépendent de l’imprimante 3D utilisée, description :

Le must have : Polycarbonate PC / Le plus difficile mais avec le meilleur rendu

Avant de vous intéresser à la suite des paramètres du filament PC, je dois vous alerter sur le fait que la température d’extrusion se situe aux alentours de 260°C, que la température du lit doit être de minimum 100°C ce qui n’est pas prévu pour l’ensemble des imprimantes 3D qui constituent le marché. Un boitier (enclosure) doit également être utilisé pour contenir au maximum la chaleur autour du lit chauffant pour éviter des problèmes de décollement  (warping).

La très grande transparence de cette matière est exploitée pour la fabrication de verres optiques, des CD et DVD, des lentilles de caméras thermiques (caméras infrarouge) ou encore de vitres de phares automobiles. Ce qui explique ce choix dans notre application. Dans une épaisseur importante, il possède une légère teinte jaune.

Plusieurs fabricants proposent des filaments de polycarbonate a des tarifs très variables. Nous avons essayés le filament PolyLite PC de chez Polymaker https://eu.polymaker.com/product/polylite-pc/ qui nous a donné beaucoup de fil à retordre B-) mais qui a fonctionné après un plan d’expérience complet.

Le PETG transparent

Le PET ou PET-G (avec une composante Glycol pour une meilleure viscosité applicable à l’utilisation 3D) est un polymère Poly(téréphtalate d’éthylène) qui fait partie des matières les plus couramment utilisées dans l’impression 3D pour ses caractéristiques mécaniques quasi équivalente à l’ABS, sa facilité d’impression et sa résistance à l’eau.

Le PETG est naturellement translucide ce qui nous intéresse dans notre application.

Les paramètres critiques

Les paramètres de températures dépendent bien évidemment du filament 3D utilisé, utilisez les paramètres recommandés sur les fiches techniques du filament utilisé. Ici, Je vais vous expliquer quels sont les paramètres critiques à contrôler avant d’avancer sur les autres qui relèvent plus du perfectionnement.

  • Remplissage : utiliser un remplissage « Ligne » ou « Rectiligne » à 100%
  • Hauteur de couche : Utilisez la hauteur de couche la plus fine que votre imprimante est capable de réaliser, dans notre cas, nous utilisons 50 microns d’épaisseur de couche
  • Vitesse d’impression : Tout vient à point à qui sait attendre… Utilisez la vitesse la plus lente possible (entre 20 et 40mm/s) pour que le filament ait le temps de s’écouler dans les couches inférieures sans créer de bulles ni de trous
  • Désactiver le ventilateur : Cela permettra encore une fois à la matière de sécouler entre les lignes

Les paramètres secondaires

Une fois les paramètres critiques sous contrôle, il ne vous reste plus qu’à paufiner certains paramètres pour améliorer le rendu:

  • Extrusion multiple (Extrusion multiplier) : Passer ce ratio de 100% à 106% pour augmenter la quantité de matière à extruder et diminuer, encore, la création de trous d’air.
  • Flow rate : 6%

Parachèvement / post-traitement

Ponçage et laque

Pour des prototypes rapides n’ayant pas de contraintes thermiques ou mécanique, vous pouvez poncer vos pièces en partant d’un grain important (10) et monter progressivement jusqu’au grain 5000. Cela permettra d’avoir un rendu final exceptionnel.

Après ponçage, vous pouvez :

  • Appliquer une laque : Après la laisser sécher, vous pourrez constater un rendu correct
  • Traiter la pièce à la résine epoxy

Ce n’est pas l’étape la plus élégante du post traitement (pour des raisons chimiques essentiellement) mais elle a le mérite d’avoir un très beau rendu pour notre application.

Le traitement à la résine époxy permet de remplir complétement la surface des aspérité qui ont une incidence décisive sur la transparence finale de l’objet. Cela permet d’avoir également un rendu brillant à la surface.

Plusieurs résines peuvent convenir mais la plus communément employée à ce jour dans l’impression 3D est la Smooth-On Résine XTC-3D.

Pour aller plus loin

Plusieurs makers ont réussis à réaliser des pièces incroyable en suivant la technique expliquée ci-dessus, c’est le cas de Gluck qui a réalisé ces pièces :

https://fenneclabs.net/index.php/2018/12/09/3d-printing-transparent-parts-using-fdm-fff-printer/