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rigs

Degradation thermique à l'extrusion

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Salut la compagnie,

Il est courant de lire sur la toile des articles sur la meilleure façon de conserver ses filaments avec la mise en avant des différents processus de dégradation, pyrolyse, hydrolyse, etc...

Un exemple de @MakershopFR : conservation filaments impression 3D

Mais il est plus rare de tomber sur un post parlant de la dégradation du filament pendant l'extrusion, comme celui-ci par exemple de @kryscosne : probleme d'impression avec du xt noir colorfabb

Donc il y a bien une pyrolyse amorcé par le passage du filament dans la hotend qui est " exponentielle selon la loi empirique d’Arrhenius " comme cité plus haut, mais qui est aussi directement liée au Temps de résidence dans cette zone.

Afin de visualiser cette réaction je me suis amusé à sortir des cubes test avec différents paramètres pour suivre l'évolution de cette dégradation en fonction du temps de passage en partie chaude avant extrusion.

EM : Extrusion Multiplier ( simplify 3D )

5a3338930b9a5_PetgFCdgradationthermique.thumb.jpg.90db14ce752f6e6db9e7c5f5d65a5fc4.jpg

Kenavo

5a3338930b9a5_PetgFCdgradationthermique.thumb.jpg.90db14ce752f6e6db9e7c5f5d65a5fc4.jpg

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Si j'ai bien compris, en augmentant la pression dans la buse (via l'Extrusion Multiplier de S3D ou le Flow sur l'UM2) tu vas diminuer la stagnation du filament dans le hot-end et donc limiter la dégradation qu'il subit, à vitesse égale.

Si à 60 mm/s, on est hors "zone de dégradation" quelque soit le % extrudé, quelle était la température ? 200° ?

Mais la rétraction annule ces efforts, non ?

Dans ton exemple, tu utilises une buse de 0.8 et du PETG/C qui passe à 20 mm/s pour des couches de 0.1 mm : c'est lent et du coup ça explique la dégradation en laissant l'extrusion à 100 % (ou 1.0 dans S3D).

Si j'ai le temps, j'essayerai bien sur des cubes de 20x20 avec une ruby de 0.4 aux même températures et à la même hauteur de couche...

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Merci @rigs de démontrer une fois de plus l'incidence et l'importance des réglages afin de conserver les meilleures propriétés de nos impressions en PETg.

Ce pendant il y a 2 choses a prendre en compte et c'est la ou ca se complique (en tous cas pour moi) les réglages optimaux selon les propriétés du consommable. Et les réglages optimaux selon la forme, la taille et la complexité de l'impression.

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Pour les réglages en fonction du consommable, j'ai une solution : je limite les types de filaments (PETG/C, PLA, NGEN). Le reste, c'est à petite dose et si vraiment on insiste lourdement...

+1 pour les réglages en fonction de la forme....ça c'est chiant.

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Si à 60 mm/s, on est hors "zone de dégradation" quelque soit le % extrudé, quelle était la température ? 200° ?

Mais la rétraction annule ces efforts, non ?

 

Pour les essais à 60 mm/s le gradient de température est le même que pour ceux de 20 mm/s.

Les rétractions dégradent clairement les résidus de filament dans le buse avant de se solidifier dans le téflon.

J'ai fait un petit essai avec une buse de 0.4 mm, le constat est le même avec en bonus la possibilité de visualiser les effets de la température sur la viscosité et donc le contrôle dimensionnel ( ligne rouge à gauche )

5a333a3ad6393_testcarbone.thumb.jpg.3d5bcdcac494a6c99271802932c22487.jpg

 

Rigs, j'ai lu que tu conseillais à kryscosne d'augmenter la hauteur de couche plutôt que trop baisser la température.

Pourquoi ? Et j'ai fait un petit objet en XT blanc colorfabb qui était rugueux et pas très brillant alors que javais 30mm/s, 0.15mm et 235°C je crois.

 

Soit pour une même température tu augmentes le débit ( donc la hauteur de couche  ou vitesse ) soit tu baisse la température au risque de frôler la sous-extrusion ou la pauvreté des échanges moléculaire ( mauvaise adhésion de couches )

Je t'ai fais un petit graphe, la règle c'est d'être tout le temps entre les deux ligne rouge pour tes paramètres. Attention les valeurs sont à titre indicatif.

process.thumb.jpg.86f3b18e11515f3a01656f68a79580d0.jpg

5a333a3ad6393_testcarbone.thumb.jpg.3d5bcdcac494a6c99271802932c22487.jpg

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Donc d'après ta première photo il faudrait toujours préférer imprimer vite et chaud que lentement et froid ? Ce qui contredit la diminution presque toujours conseillée de la vitesse... ou j'ai rien capté ? :0

Merci pour le graphe, mais je ne sais pas trop pourquoi tu n'évoques pas la sous extrusion avec une température pour laquelle on augmente le débit...

La vitesse gagne à être augmentée juste pour éviter la dégradation dont tu parles au debut non ?

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Donc d'après ta première photo il faudrait toujours préférer imprimer vite et chaud que lentement et froid ? Ce qui contredit la diminution presque toujours conseillée de la vitesse... ou j'ai rien capté ? :0

La vitesse gagne à être augmentée juste pour éviter la dégradation dont tu parles au debut non ?

Je n'ai pas voulu chargé le premier graph mais si tu insiste en voilà un deuxième en espérant t'aider à comprendre.

5a333a3f24103_process2.thumb.jpg.24efacc70bcd8c1b05856a4d3da94006.jpg

Encore une fois je précise que les valeurs sont indicatives, la droite ( fluide - visqeux ) n'est dans la réalité pas linéaire car elle évolue en fonction du grade, taux de cisaillement, de la température, nature du filament, etc....

L'échelle #1 représente l'évolution de " l'optimisation temps de diffusion " avec une chambre chaude thermorégulée.

Pour le reste c'est bien de l'architecture Ultimaker dont nous parlons avec ses qualités et aussi ses défauts....

Zone 1

Avantages :

- Augmentation du nombre et de la qualité des échanges moléculaires via l'optimisation du temps de reptation --> plus grand delta entre la T° d'extrusion et T° de transition vitreuse ( mobilité moléculaire )

Des travaux de recherche sont en cours pour déterminer si une faible viscosité favorise les échanges moléculaire mais il semblerai que cela se confirme.

- La force nécessaire d'un point de vue feeder est moindre car faible viscosité.

- Il est possible d'imprimer vite.

inconvénients :

- Tous le problèmes liés à la conception mécanique de nos machine à savoir stabilité, usure, gestion des accélérations / jerk, etc... sont directement marqués sur nos impressions. Tu perds en qualité esthétique.

- Pièces de petites tailles souvent impossible sans doublons, electromu-tour ou grosse ventilation.

- Gestion du oozing compliqué surtout en buse 0.8 mm et plus.

Zone 2

Avantages :

- Meilleur gestion des faiblesses de conception mécanique , amélioration de la qualité esthétique.

- Gestion de oozing facilité grâce à une fort viscosité.

inconvénients :

- Faibles échanges moléculaire en fonction de la température externe ( machine ouverte ).

- Force feeder demandée importante.

Je n'ai pas fait le tour mais voilà une proposition.

Maintenant pour répondre à ta question, l'idéal c'est d'imprimer entre ces deux zone avec une chambre chaude thermorégulée.

Message à l'intention d'ULTIMAKER , je m'en tape de la caméra ou de tout autres systèmes électronique permettant la mise en réseau de nos bécanes, il y a des fondamentaux à régler...

Merci pour le graphe, mais je ne sais pas trop pourquoi tu n'évoques pas la sous extrusion avec une température pour laquelle on augmente le débit...

Je ne comprend pas cette question ;)

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Petite question @Rigs,

Avec une chambre chaude et si l'on est proche de la température de transition, n'y a t'il pas un risque de déposer une couche sur la précédente alors que celle ci n'est pas complétement solidifiée (excuses je n'ai pas ton vocabulaire !).

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(Je vais me prendre un weekend pour laisser mon cerveau comprendre ce que tu m'as répondu Rigs :3 )

Zizon, Si, c'est d'ailleurs un peu à ça que sert la chambre chaude !

Rigs avait un graphique et des posts sur le ralentissement du refroidissement pour éviter le Z-banding...

https://ultimaker.com/en/community/19221-layer-legerement-decale-z-banding?page=1

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Rigs avait un graphique et des posts sur le ralentissement du refroidissement pour éviter le Z-banding...

https://ultimaker.com/en/community/19221-layer-legerement-decale-z-banding?page=1

 

Une précision sur ce post, j'ai obtenu les meilleurs résultats avec :

 

 

 

Avec une chambre chaude et si l'on est proche de la température de transition, n'y a t'il pas un risque de déposer une couche sur la précédente alors que celle ci n'est pas complétement solidifiée (excuses je n'ai pas ton vocabulaire !).

 

alors comme tu dois t'en douter c'est un poil plus compliqué que ça :)

Dans un premier temps la transition vitreuse correspond à une augmentation du volume libre entrainant une mobilité moléculaire, cad qu'a partir de cette T° c'est la fête dans ton plastique ! les molécules qui auparavant étaient " congelées " commencent leurs mouvements et échanges avec les voisines.

Cette joyeuse fiesta ne se passe que dans les régions amorphe du polymère.

Donc un polymère fortement cristallin comme certain nylon par exemple sera moins sujet à cet effondrement car les régions cristallines servirons de structure de la même manière qu'un composite ( la charge joue le rôle de squelette ).

Pour finir si ton filament ne fait pas parti de ceux que je viens de citer comme l'ABS ou la plupart des PLA,  il est conseillé de thermoréguler un peu en dessous de la TG.

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Dans un premier temps la transition vitreuse correspond à une augmentation du volume libre entrainant une mobilité moléculaire, cad qu'a partir de cette T° c'est la fête dans ton plastique ! les molécules qui auparavant étaient " congelées " commencent leurs mouvements et échanges avec les voisines.

Cette joyeuse fiesta ne se passe que dans les régions amorphe du polymère.

Donc un polymère fortement cristallin comme certain nylon par exemple sera moins sujet à cet effondrement car les régions cristallines servirons de structure de la même manière qu'un composite ( la charge joue le rôle de squelette ).

Pour finir si ton filament ne fait pas parti de ceux que je viens de citer comme l'ABS ou la plupart des PLA,  il est conseillé de thermoréguler un peu en dessous de la TG.

 

Merci @Rigs pour ces éclaircissements (Tu vois qu'avec des mots simples je peux comprendre :p )

Quand je lis tout tes posts , je me demande si malgré tout les nouveaux filaments qui apparaissent de jour en jour les limites de l'FDM ne sont pas atteintes.

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@Zizon, ça dépend de quel point de vu tu te places... : tu as une proportion Filament Fantaisie/Filament Technique à 95/5

Les producteurs cherchant à vendre du filament et bon nombre de propriétaires de machine veulent imprimer facilement.

Donc du point de vu "impression de Pokémon", le choix est énorme

Du point de vu "impression de pièce mécaniquement exploitable", c'est limité.

Regarde le Ninjaflex d'origine (pas le Semiflex) : excellent filament qui a quasi disparu des radars et pourtant !

Encore du travail autour des machines à prévoir et comme le précise @Rigs, une des clés est dans l'environnement d'impression

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