Comment Imprimer avec du PLA ou PLA+

Tuto Impression 3D PLA

Dans ce tutoriel détaillé, nous allons vous présenter en détail le filament PLA et son évolution, le PLA+. 

Comment réussir ses impressions en PLA ? Quelles sont les pièces adaptées ? Et les meilleurs réglages ?

Cliquez sur "Instructions" pour apprendre tout ce qu'il faut savoir pour bien imprimer en PLA.

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Filament 3D PLA+ 1,75mm - Rouge - eSun PLA Optimisé

Le filament pour imprimante 3D PLA+ est un filament PLA amélioré offrant une résistance plus élevée et un meilleur aspect...

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Instructions

1 - Le PLA - Un Plastique Biodégradable 5 Minute(s)

Le PLA, acide polylactique (PolyLactic Acid) est un polymère thermoplastique. À la différence de la majorité des autres plastiques, dérivés de pétrole, le PLA est fabriqué à partir de Maïs, pommes de terre ou encore canne à sucre.

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Le PLA est biodégradable et est considéré comme le filament 3D le plus “eco-friendly”. Dans du compost, une pièce PLA pourrait se décomposer en quelques années, versus quelques centaines d’années pour du plastique dérivé de pétrole. Dans l’océan, il faudra environ 1 à 2 ans au PLA pour se décomposer totalement, contre 500 à 1000 ans...pour une pièce en ABS. L’idéal reste évidemment de ne pas jeter de plastique dans l’océan !

2 - Le Filament PLA - Pour qui ? 5 Minute(s)

Le filament PLA est naturellement le filament conseillé pour débuter avec l’impression 3D. Il est en effet beaucoup plus facile de réussir une impression 3D en PLA qu’en ABS, qui entraîne un grand risque de “warping”.

Si le PLA est très versatile et est facilement imprimable, en plus d’être le moins cher des filaments, il présente l’inconvénient majeur d’être très cassant et donc non adapté à des pièces contraintes mécaniquement ou des jouets qui seront jetés dans tous les sens.

Avec l’expérience, on a rapidement envie, et besoin, d’imprimer avec d’autres filaments plus exigeants, mais qui donnent des pièces plus solides. Cependant, même les Makers les plus expérimentés continuent à imprimer du PLA ou PLA+ quand les pièces s’y prêtes. Par exemple, de grandes pièces sans contraintes mécaniques fortes, destinées à un usage intérieur. L’enceinte audiophile “Egg Speaker”, de Heine Nielsen, est un bon exemple. Nous l’avons imprimé en PLA et le résultat est au top, visuellement comme accoustiquement.

Voici l’enceinte Egg Speaker en sortie d’impression (on a enlevé le support) pour la photo mais c’est avant finition, imprimée avec du PLA+ eSun Magenta à 3600mm/mn (60mm/s) en couches de 0,2mm avec une buse de 0,4mm, sur une imprimante 3D open source Aureus Hadron 3D (dont le volume d’impression est de 200 x 200 x 375mm)

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Certains PLA de seconde génération, comme le PLA+ d’eSun, sont globalement meilleurs et légèrement plus résistants que les PLA traditionnels et nous vous les recommandons fortement car ils sont à peine plus chers que des PLA bas de gamme, dont certains sont de mauvaise qualité.

Retenez que le PLA, spécialement le PLA+, reste un très bon filament pour les impressions de pièces pour lesquelles l’esthétique est importante mais qui ne seront pas soumises à d’importants efforts, des chocs ou l’environnement extérieur (soleil et pluie).

3 - Quels sont les avantages du Filament PLA ? 5 Minute(s)

Le principal atout du PLA est sa facilité d’impression. On peut l’imprimer sur toutes les imprimantes, même celles sans plateau chauffant. Avec un filament de qualité comme le PLA+, on peut imprimer facilement une belle pièce, sans warping et avec un bel aspect de surface.

Le PLA a aussi une bonne stabilité dimensionnelle (faible retrait ou “shrinkage”), qui permet d’imprimer des grandes pièces qui respectent assez précisément les dimensions objectives du design. Si vous voulez des dimensions très précises sur de grandes pièces, il faudra sans doute augmenter la taille de votre pièce à 102% ou 102.5% pour compenser 2 à 2,5% de retrait.

Si vous voulez identifier spécifiquement le retrait de votre filament, je vous conseille d’imprimer un cube comme ci dessous (5 cm ou 10 cm de coté), avec des perçages traversants au centre pour pouvoir prendre des mesures sur les 3 axes, au centre de la pièce (où la pièce n’est pas affectée par le warping), avec un réglet métallique. Vous obtiendrez, en quantifiant l’écart entre votre pièce et le design numérique, un taux de retrait précis, que vous pourrez alors compenser de façon plus précise lors de vos impressions PLA.

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Il reste dans tous les cas considérablement plus facile d’imprimer une pièce allongée (comme une pale de petite éolienne) en PLA qu’en ABS.

Le PLA fait rarement des “amas” sur la buse (bulle/boule de filament) , comme a tendance à le faire le PETG par exemple et dans une moindre mesure le ABS.

Les pièces imprimées en PLA sont faciles à finir, le PLA se perce bien, les filetages se font facilement dans des pré-trous. Par ailleurs, le PLA se ponce bien et de nombreuses solutions existent pour la finition. Avec un peu d’efforts, on peut même obtenir une finition digne des meilleures pièce injectées.

Le filament PLA et même le PLA+ sont très accessibles, entre 19,00 et 25,00€ du kilo, et le PLA est disponible dans un tas de couleurs, et parfois avec des textures (bois, bronze, etc.). Lors de l’impression, il dégage une légère odeur de pop-corn qui n’est pas désagréable.

C’est un des très rares filament à pouvoir être imprimé sans plateau chauffant, même s’il est tout de même recommandé d’utiliser un plateau chauffant (à environ 65-70°C). Le PLA et à fortiori le PLA+ sont très faciles à imprimer sans “warping” (quand la pièce se “banane” et se décolle du plateau par l’extérieur.

Le PLA s’imprime à relativement basse température, entre 180° et 220°C et est donc adapté à toutes les têtes chauffantes, même celles qui incluent du PTFE dans la gorge.

4 - Les Inconvénients du Filament PLA: 5 Minute(s)

Disons le franchement, le PLA produit des pièces cassantes (faible élongation à la rupture et faible module de flexion), même s’il est plus résistant que l’ABS à la traction. En gros le PLA ne réagit pas bien du tout aux chocs et aux efforts en flexion.

Vous voulez imprimez un petit diplodocus pour votre enfant de 3 ans ? Ne l’imprimez pas en PLA ou le cou cassera la première fois que votre enfant le fera tomber. Pour ce type de pièces, c’est à minima le PETG, ou l’ABS et pour les plus expérimentés, le Nylon.

Par ailleurs, le PLA est très sensible à l’humidité et à l’eau, ainsi qu’à la chaleur. Oubliez donc les pièces destinées à l’extérieur pour lesquelles le PETG est beaucoup plus recommandé. Il faudra aussi garder le PLA au sec pour éviter que le filament ne se gorge d’humidité et ne donne des mauvais résultats en impression.

Le PLA n’aime pas les variations fortes de température qui le rendent encore plus cassant. Il faut éviter des applications ou la chaleur sera élevée. Par exemple, si vous faite un gabarit de perçage et qu’il y aura des forets chauds au contact de la pièce, préférez l’ABS au PLA.

5 - Les avantages du PLA+ eSun par rapport au PLA traditionnel 5 Minute(s)

Il y a donc le filament PLA et le filament PLA+. Quelle est la différence ? Principalement, le PLA+ est un PLA avec l’addition de composants entrant dans d’autres polymer pour améliorer l’élongation à la rupture, c’est à dire la capacité du matériau à se déformer pour retarder la casse.

Pour faire très synthétique...le PLA+ est bien meilleur.

Pour donner quand même un minimum d’explications, le PLA+ est bien meilleur que le filament PLA traditionnel car il est spécialement formulé pour avoir une élongation à la rupture très supérieure. Ainsi, le PLA d’eSun a une élongation à la rupture (de combien le matériau peut se déformer avant de casser?) de seulement 8%, alors que le PLA+ a une élongation à la rupture de 29%, ce qui est considérable et en ligne avec l’ABS.

Le PLA+ est donc meilleur, même s’il reste plus sensible à l’impact que l’ABS.

Par ailleurs, le filament PLA+ offre un aspect de finition légèrement plus lisse et brillant que l’aspect classique du PLA. Pour 1 ou 2€ d’écart au kilo, il n’y a pas photo selon moi.

6 - Bien imprimer avec du filament PLA et PLA+: 5 Minute(s)

La température:

Le PLA et le PLA+ s’impriment entre 180°C et 220°C. Théoriquement, plus la température d’impression sera basse, meilleure sera la qualité d’impression, mais en contrepartie, le filament est moins fluide quand vous approchez de la limite basse, ce qui peut, dans certains cas, poser des difficultés.

Le PLA étant tolérant, vous pouvez tout à fait choisir une température médiane de 200°C et ne jamais en changer. Cela dépend du PLA, de sa formulation mais aussi de votre système. Gardez à l’esprit que la température est prise par une thermistance qui n’est pas au contact avec la buse, mais en contact plus ou moins direct avec le bloc chauffant, qui diffuse la chaleur à la buse. En gros, la température affichée sur votre écran de contrôle d’imprimante 3D peut être différente de quelques degrés de la température de la buse et de la gorge inox par lesquels transite le filament fondu.

A vous de déterminer la température idéale, ou celle qui donne le meilleur résultat, en terme de facilité et de qualité d’impression. Mon conseil si vous débutez: imprimez votre première pièce à 195°C pour commencer, puis imprimez une petite pièce à 190°C et une autre à 200°C, avec le même filament. Comparez les expériences et le résultat, puis choisissez la température qui vous a donné satisfaction.

Si vous imprimez en filament PLA 3,00mm plutôt que le filament PLA 1,75mm, vous devez probablement imprimer dans la fourchette haute de température.

Concernant le plateau chauffant, il faut le mettre à la température la plus basse possible, dans une fourchette de 50 à 70°C. Idéalement, si ça adhère bien à 55-60°C, ne dépassez pas cette température. Pour une finition optimale, il faudrait toujours rester au moins 10°C en dessous de la température de transition vitreuse de la matière qu’on imprime. Pour info, la température de transition vitreuse du PLA est aux environs de 60°C et celle du PLA+ entre 70 et 75°C du aux additifs.

En gros, essayez un plateau aux alentours de 50°C, je vous conseille d’utiliser un film polyimide (Kapton) sur le plateau aluminium et de veiller à ce qu’il soit bien nettoyé, à l’alcool entre 2 impressions. L’impression devrait bien tenir. En général, l’impact d’une élévation de la température, jusqu’à 75°, sera limité à des pattes d’éléphants (premières couches plus larges), mais dans certains cas, il faudra essayer au maximum de garder un plateau aux alentours de 55°C.

 

Le Plateau Chauffant pour le PLA:

Sur le plateau, il est fortement conseillé de mettre un film qui maximisera l’adhésion.

Certains utilisent des “Blue Tape”, ou adhésif "de peintre" bleu, avec de bons résultats. La “Blue Tape” est notamment la solution la plus efficace pour faire adhérer le PLA si vous n’avez pas de plateau chauffant.

 

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Pour ma part, je préfère le film polyimide, qui est plus facile à retirer du plateau, et donne une très belle surface d’impression (à 60°C ou plus), en plus d’être efficace avec tout type de filament.

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Pensez à bien nettoyer votre plateau avec de l’alcool entre 2 impressions pour un résultat parfait.

 

La vitesse d’Impression pour le PLA:

Le filament 3D PLA peut s’imprimer relativement rapidement, avec une vitesse de base de 60mm/s. Évidemment, si vous faites une petite impression, avec de nombreux détails, il faudra ralentir. Faites aussi attention à ce que le filament de la couche inférieure ait bien le temps de sécher. Pour ce faire, on paramètre un temps minimum par couche d’au moins 15 à 20 secondes, qui fera ralentir l’impression si la couche à imprimer a une surface très faible, pour lui donner le temps de refroidir.

Il est  vivement recommandé de réduire la vitesse pour la première couche (-50% soit 30mm/s), afin de maximiser l’adhésion.

De même, il est recommandé de réduire légèrement la vitesse pour l’impression du périmètre extérieur (la peau extérieure) de la pièce, pour améliorer la qualité. Je paramètre pour ma part une vitesse à 75% du nominal (donc 60 * 0,75) pour le périmètre extérieur.

 

Le Réglage de la Rétractation pour imprimer du PLA sans Oozing:

La rétractation est, comme pour tous les filaments, un paramètre très important pour l’impression du PLA. La rétractation sert à aspirer un peu de filament avant un mouvement “à vide” (sans imprimer), afin d’éviter que du filament fondu ne coule par gravité en “cheveux” très fin entre le point de départ et le point d'arrivée. On veut éviter ce phénomène plus connu sous le nom de “Oozing”.

La rétractation standard pour du PLA est de 1,6 à 2mm en fonction des impressions. Utilisez une vitesse de rétractation de 60mm/s (3600mm/mn), voir 80mm/s si votre extrudeur le permet. Il est aussi conseillé de maximiser la vitesse de déplacement à vide. Nous avons de bons résultats avec une vitesse de déplacement à vide de 150mm/s (9000mm/mn) pour le “X/Y movement speed”. Ainsi, on ne donne pas le temps au filament de couler par gravité et de contrer la rétractation.

Enfin, imprimer à une température proche de la fourchette basse du filament permet d’avoir un filament moins liquide, qui fera moins de “oozing”.

 

L’Importance clé de la première couche:

Pour le filament PLA ou PLA+, comme d’ailleurs pour tous les filaments 3D, la première couche a un rôle déterminant dans le succès de votre impression et la qualité finale de la pièce.

Une buse trop loin du plateau entraînera une très mauvaise adhésion au plateau et des couches entre elles (latéralement). Une buse trop prêt du plateau entraînera un mauvais aspect de la première couche et fera courir le risque d’un bouchage de buse si le filament PLA a trop de mal à sortir.

Vous saurez vite reconnaître l’aspect d’une belle première couche. Une épaisseur régulière sur tout le périmètre de l’impression et un filament légèrement aplati sont de bons signes.

Une première couche réussi est un grand pas vers une pièce réussie.

 

Ventilation lors de l’impression du filament PLA:

Il est conseillé, même si vous pourrez souvent imprimer de belles pièce sans, d’utiliser un ventilateur pour refroidir plus rapidement le filament en sortie de buse.

Réglez le ventilateur pour qu’il démarre à 30% à la deuxième couche, puis 60% pendant la troisième couche et 100% sur les couches suivantes. Cela est notamment utile pour les pièces évasées, en limitant l’effet de “lèvres” qui se relèvent sur les bords de l’impression.

 

Autres considérations pour l’impression du filament PLA:

  • Le filament PLA est assez sensible à l’humidité. Laissé trop longtemps à l’air libre dans une pièce humide, il absorbera l’humidité et fera des impressions avec des micro bulles, et globalement plus poreuses, et plus cassantes.

Un bon moyen de déterminer si le filament PLA est en bon état est de faire un test de pliage. Pliez une petite longueur de filament à 90° ou plus. Si le filament casse, c’est qu’il a bu trop d’humidité. Essayez de le passer 2 heures dans un four à 60°C, et voyez si c’est mieux. Si ça ne change rien, considérez un changement de filament.

Dans tous les cas, l’idéal est de conserver le filament dans une boîte étanche avec des sachets de silice (“Silica Gel”) qui absorberont en grande partie l’humidité.

  • Comme pour tous les filaments, il est conseillé d’avoir une épaisseur de peau d’au moins 1mm, voir 1,5mm pour de belles impressions et une solidité suffisante des paroies. Typiquement, avec une buse de 0,4mm, 3 couches de périmètre est un bon réglage. Moins de 3 couches vous expose à des soucis de solidité de la peau extérieure.

  • Pour encastrer des pièces, je vous recommande de faire systématiquement un offset de 0,2mm par côté. Par exemple, si je dessine un tube dans lequel je ferai coulisser un axe de 20mm, alors je dessinerai le tube à un diamètre de 20,4mm (20mm + 2*0,2mm). Si je veux encastrer un roulement, j’ajoute entre 0,4 et 0,6mm à son diamètre pour avoir un bon montage (qui restera serré avec un offset de 0,4mm).

  • Comme pour tous les filaments, vous obtiendrez des résultats meilleurs si votre imprimante dispose d’une enceinte fermée et relativement étanche, car le delta de température entre le Tg (transition vitreuse) et la température ambiante dans l’imprimante sera moindre par rapport à une imprimante à l’air libre. Ceci étant dit, cela joue beaucoup plus pour l’ABS que pour le PLA, qui s’imprime tout de même très bien à l’air libre.

Voilà en résumé ce que vous devez savoir pour imprimer efficacement des pièces en PLA ou PLA+. Avec l'expérience, vous intègrerez d'autres tips et bons réflexes pour finalement approcher un taux de 100% de réussite en impression PLA.

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À bientôt sur Euro Makers pour d'autres tutoriaux (il paraît qu'on doit dire tutoriels...mais j'aime bien tutoriaux !) et projets.

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