L’intégration de l’impression 3D dans l’industrie pousse de plus en plus les fabricants de filament 3D à développer des matériaux techniques. Cela se traduit donc par l’arrivée de matériaux complexes tel que les TPU (flexibles), les polyesters (résistant à l’humidité) ainsi que les polycarbonates (ou PC) reconnus pour leurs propriétés mécaniques. Si nous avons souhaité vous expliquer comment imprimer le polycarbonate, c’est dans un premier temps car celui-ci permettra d’élargir le panel de possibilités de votre imprimante 3D. Dans un second temps, ce matériau, malgré son intérêt certain, est l’un des plus complexes à exploiter et il est utile de vous détailler les méthodes à mettre en place pour imprimer le polycarbonate correctement.
1ère partie : Comment imprimer le PC
- Comment paramétrer mon imprimante pour le Polycarbonate ?
Le PC est un matériau ayant la particularité d’avoir une température de transition vitreuse très élevée (aux environs de 150°C). Il faut donc paramétrer votre imprimante 3D avec des températures adéquates pour obtenir une extrusion stable et régulière.
La plupart des filaments polycarbonate nécessitent d’être imprimés entre 240°C et 280°C, or une imprimante 3D standard (c’est-à-dire sans modification matérielle ou logicielle) n’atteindra pas une température supérieure à 260°C.
Il est par conséquent nécessaire de faire intervenir le principe du rapport vitesse/température que nous avions détaillé dans un article précédent.
Ainsi dans le cas où votre imprimante ne peut pas atteindre une température suffisamment élevée selon les recommandations du matériau, il faut alors abaisser la vitesse d’extrusion du matériau pour garantir un résultat viable.
Exemple d’application : Nous souhaitons imprimer le filament Polycarbonate Nanovia sur l’Ultimaker 2+. Ce filament nécessite d’être imprimé entre 280 °C et 290°C or l’Ultimaker 2+ ne permet de monter que jusqu’à 260°C de température d’extrusion maximum. Il nous faut donc définir une vitesse réduite pour pouvoir procéder à l’impression. Dans ce cas précis, nous imprimons le PC à une vitesse comprise entre 25 et 35mm/s.
Depuis la sortie de la gamme Ultimaker 3, la contrainte thermique est maintenant révolue. En effet, la dernière génération des imprimantes Ultimaker est capable d'extruder jusqu'à 280°C (recommandation fabricant) mais la machine est capable de développer du 350°C.
- Quels accessoires utiliser pour imprimer le Polycarbonate ?
La seconde difficulté rencontrée lorsqu’on apprend comment imprimer le PC est l’adhérence au plateau. De par sa température d’impression élevée, l’objet imprimé en polycarbonate à tendance à se décoller au fur et à mesure de sa construction (effet de warping).
Les solutions d’adhésion en spray ou en ruban sont généralement insuffisantes pour garantir une bonne adhérence. Il est donc conseillé d’utiliser une plateforme adhésive comme le revêtement BuildTak offrant un pouvoir d’accroche bien plus important.
Le second point à surveiller pour s’assurer de comment imprimer le polycarbonate idéalement sera la température de l’enceinte d’impression. Si le choc thermique subit par le matériau est trop important, la pièce se décollera d’elle-même.
Nous recommandons alors de fermer l’enceinte de la machine. Certaines imprimantes sont équipées par défaut de panneaux d’isolation. Pour les autres, vous pouvez soit fabriquer une enceinte ou utiliser une solution préassemblée comme le capot pour Ultimaker.
- Comment faciliter l’impression du Polycarbonate
Comme vous l'aurez compris, la réalisation de vos pièces en PC nécessite un paramétrage adapté et un strict respect des contraintes liées à ce matériau.
Les éléments évoqués précédemment, tel que le choix des températures, de la vitesse d'extrusion et de la solution d'accroche adaptée sont primordiaux pour savoir comment bien imprimer le polycarbonate.
Cependant, il arrive parfois qu'un respect scrupuleux des recommandations du fabricant ne soit pas suffisant pour obtenir une impression 3D réussie. Dans ce cas, comment imprimer le PC sans rencontrer les difficultés liées à ce matériau expert ?
Afin de faciliter davantage l'impression du Polycarbonate, nous recommandons dans un premier temps d'utiliser une buse de diamètre supérieur (0,6mm par exemple). Le fait d'augmenter la dimension de la buse d'extrusion va permettre une réduction de la contrainte qui est apportée sur le matériau lors de son passage dans le système d'extrusion.
Ce conseil d'impression pour le polycarbonate est bien évidemment à combiner avec la recommandation précédente qui invite à moduler la vitesse d'impression en fonction de la température d'extrusion qui est à respecter.
Lorsque vous augmentez le diamètre de la buse, le matériau dispose d'une durée réduite pour atteindre la température souhaitée. Il faut donc également réduire légèrement la vitesse d'impression pour contrebalancer ce flux plus important et ainsi bien imprimer le polycarbonate.
La seconde recommandation concerne la température ambiante de l'enceinte de l'imprimante.
Il faut au maximum conserver la chaleur émise par le plateau, c'est pour cela que nous recommandons fortement l'utilisation des capots et portes pour l'impression de Polycarbonate.
Il est même recommandé d'anticiper la mise en chauffe du plateau pour permettre à l 'enceinte complète de monter en température.
2ème partie : Comprendre les difficultés liées à l’impression du Polycarbonate
- Mon polycarbonate se délamine
À cause de sa température d’impression élevée, l’adhérence inter-couche se retrouve fragilisée pendant l’impression. Ce phénomène de délamination intervient lorsque la température de la couche d'impression précédente a atteint une température trop faible pour faire adhérer correctement la couche suivante. Pour éviter toute complication, il est important de prévenir toutes les variations de température pour s’assurer de comment imprimer le polycarbonate correctement, en fermant l’enceinte de l’imprimante et en évitant au maximum les variations de température (la climatisation par exemple est un désastre potentiel).
N'hésitez également pas à réduire la ventilation de la tête d’impression. Pour cela, il faudra prendre en compte la taille globale de la pièce. Plus celle-ci est grande, plus il sera possible de baisser la vitesse de rotation des ventilateurs (jusqu’à l’arrêt total pour une pièce de plus de 10cm X 10cm).
- Mon polycarbonate bouche la buse de mon imprimante 3D
Les températures d’exploitation du PC sont peu communes, il faut donc veiller à utiliser une imprimante permettant les hautes températures (+250°C). Comme conseillé précédemment, il peut être avantageux d'augmenter la dimension de la buse pour palier à ce risque.
Inutile de préciser que la buse utilisée pour imprimer le polycarbonate devra être parfaitement propre. Il peut alors être nécessaire de la nettoyer à l’aide de la Méthode Atomic.
- Mon impression en Polycarbonate se décolle du plateau
L’adhérence du Polycarbonate est un point très sensible (pour les mêmes raisons que la délamination). Attention donc à utiliser une méthode d’adhérence adaptée. La solution qui apporte la meilleure qualité d'adhérence est l'utilisation d'un Buildtak. Ce revêtement combiné à une température ambiante la plus élevée possible vous offrira les conditions idéales pour réussir votre impression en Polycarbonate (Utilisation en enceinte fermée + mise en chauffe du plateau 10 min avant l'impression pour garantir une température ambiante adaptée). 
3ème partie : Pourquoi utiliser du polycarbonate dans l’impression 3D
- Imprimer des pièces mécaniques en PC
Ce matériau particulièrement résistant permet l’impression de pièces dures et résistante aux chocs et à la compression. Il est parfaitement adapté pour l'impression des moules ou des outils soumis à des fortes contraintes.
- Imprimer des pièces résistantes aux hautes températures
La haute température de transition vitreuse (150°C) permet à ce matériau de conserver sa résistance même à des hautes températures de fonctionnement. Le polycarbonate résiste jusqu’à des températures de 110°C (voir plus pour certaines gammes), il permet l’impression de pièces à usage dans des moteurs ou pour de l’injection par exemple. Le PC possède également l'avantage d’être très peu inflammable, il est ignifugé et répond aux normes d'inflammabilité (UL-94).
- Imprimer des pièces résistantes à l’usure
Afin d'imprimer des pièces résistantes à l'abrasion l'utilisation de ce matériau est particulièrement adaptée. Si les pièces ont vocation à être utilisée régulièrement et doivent être soumises à des frottements, il deviendra très intéressant de réussir ses impressions en Polycarbonate.
CONCLUSION :
Ce matériau, vous l’aurez compris, présente de nombreux avantages, notamment pour les professionnels recherchant à imprimer des pièces répondant à des contraintes précises. Il fait cependant parti des matériaux nécessitant le plus d’expérience de la part de l’utilisateur. Nous ne doutons pas que la mise en application des différents conseils que nous avons pu vous prodiguer dans cet article vous permettra comment bien imprimer du polycarbonate dans différentes situations.
N’hésitez pas à partager vos expériences avec nous si vous utilisez d’autres méthodes pour permettre réussir l’impression du polycarbonate sur votre imprimante 3D.
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