Comment trouver la vitesse d'impression maximale que votre imprimante peut atteindre ?

Il y a tellement de variables qui limitent la vitesse et/ou la qualité d'impression que vous pouvez obtenir avec votre imprimante 3D. Beaucoup d'entre elles sont liées entre elles, c'est pourquoi je vous propose un calculateur qui vous permettra de déterminer quelle est la vitesse d'impression maximale acceptable pour votre imprimante.

Cet article est divisé en 3 parties : Extrusion, Déplacement, Refroidissement. La vitesse d'impression maximale est la valeur qui satisfait toutes ces contraintes.

Extrusion

L'extrusion de plastique implique :

  1. Pousser le filament (froid) dans une chambre chauffée pour qu'il devienne visqueux.
  2. Chauffer le plastique assez rapidement pour qu'il devienne visqueux.
  3. Pousser suffisamment de plastique pour que la pression dans la chambre chauffée dépasse la pression nécessaire pour extruder le plastique par la buse.
  4. Appliquer la quantité de plastique sur une pièce comme spécifié par le programme 3D (G-code).

Le point 1 ci-dessus signifie que vous devez disposer d'une extrudeuse suffisamment puissante pour atteindre et maintenir la pression d'extrusion. Si le filament (froid) n'est pas plastique, cela signifie que tout volume de filament poussé par l'extrudeuse sortira de la buse. Si le filament est plastique (à cause d'une température trop élevée par exemple), alors il commencera à se boucher dans le chemin et la relation entrée = sortie n'est plus valable, puisque le plastique commencera à se comprimer lorsqu'il se ramollit, et à se décompresser lorsqu'il se rétracte : une équation différentielle est nécessaire pour modéliser cela.

La plupart des imprimantes sont conçues de manière à ce que le filament soit maintenu aussi solide que possible jusqu'à ce qu'il entre dans le bloc chauffant, de sorte que la relation simple ci-dessus s'applique.

Lorsque vous essayez d'atteindre la vitesse maximale de votre imprimante, vous flirtez avec cette limite. Il est donc important de se rappeler le processus physique pour comprendre ce que nous allons calculer ci-dessous.

Dans la calculatrice ci-dessous, nous allons calculer la vitesse d'extrusion maximale que vous pouvez réaliser une fois que vous l'avez calibrée.

Calculateur de vitesse et de débit d'extrusion

Diamètre du trou de la buse mm
Vitesse d'extrusion utilisée mm/s
Hauteur des couches mm
Débit de plastique à extruder mm3/s
Diamètre du filament mm
Vitesse d'extrusion requise pour ce débit mm/s
Vitesse d'extrusion requise pour ce débit (en mm/min) mm/min

Calculateur de la vitesse d'impression maximale en fonction de la vitesse d'extrusion

Diamètre du trou de la buse mm
Hauteur des couches mm
Diamètre du filament mm
Vitesse d'extrusion mm/s
Débit calculé du plastique mm3/s
Vitesse maximale d'impression mm/s

Mais comment trouver la vitesse d'extrusion maximale pour votre hotend ?

La vitesse d'extrusion est la vitesse à laquelle vous pouvez faire fonctionner votre extrudeuse tout en obtenant un volume de plastique constant. Comme elle dépend de la capacité de votre hotend à faire fondre un volume de plastique donné, vous devrez créer une matrice à deux dimensions. Sur un axe, vous noterez la vitesse de l'extrudeuse et sur l'autre, vous noterez la température du hotend. La valeur dans chaque cellule de la matrice est la quantité de plastique que vous avez extrudée pour la combinaison de (température du four, vitesse de l'extrudeuse).

En général, plus la vitesse de l'extrudeuse est élevée, plus il est probable qu'elle ne parvienne pas à maintenir la pression nécessaire pour extruder le plastique du hotend, et donc qu'elle rate des pas => extrude moins de plastique. En pondérant le plastique extrudé pour chaque combinaison, vous pouvez déterminer la performance de l'extrudeuse pour cette combinaison.

Ainsi :

  1. Envoyez un M83 une fois pour passer en extrusion relative (ainsi vous n'avez pas à accumuler vos chiffres)
  2. Envoyez un M109 Rxxx (en remplaçant xxx par la température souhaitée pour le test). Il ne retournera ok que lorsque le hotend aura atteint la température.
  3. Nettoyez votre lit et assurez-vous qu'il est froid (vous devrez retirer le filament de l'extrudeuse souvent, vous ne voulez pas qu'il colle).
  4. Sélectionnez une vitesse à tester (par exemple 3mm/s, et convertissez-la en mm/min en multipliant par 60 ou utilisez la calculatrice ci-dessus). Vous devrez ensuite régler la vitesse d'extrusion avec un G1 Fxxx (en remplaçant xxx par la vitesse que vous voulez tester).
  5. Il faut ensuite amorcer la buse en envoyant un G1 E30.
  6. (Optionnellement) vous pouvez mettre en pause l'extrusion avec G1 F3 suivi de G1 E0.1.
  7. Retirez maintenant la goutte de filament de la buse.
  8. Réinitialisez la vitesse si vous avez mis l'extrusion en pause avec G1 Fxxx (en remplaçant xxx par la vitesse que vous voulez tester).
  9. Et extruder un peu de filament G1 E300 (selon votre firmware, la longueur d'extrusion peut être limitée à 250mm ou moins donc ajustez en conséquence).
  10. Capturez le filament et pesez-le. Vous aurez besoin d'une balance de cuisine assez précise ici.

Si vous effectuez les étapes ci-dessus pour chaque combinaison de vitesse et de température d'extrusion (vous devrez augmenter la température lorsque vous augmentez la vitesse d'extrusion, mais ne dépassez pas 260°C ou 270°C pour le PLA) et que vous les reportez dans une feuille de calcul, vous serez en mesure d'observer et de comparer la limitation du flux provenant du hotend. Typiquement, à une température fixe de 210°C, la quantité de plastique extrudé diminue lorsque la vitesse d'extrusion augmente. Mais si vous augmentez la température du hotend en même temps, vous récupérerez cette perte jusqu'à un couple limite.

Ce couple (vitesse d'extrusion, température) vous donnera la vitesse d'extrusion maximale que votre hotend peut supporter. Entrez ensuite la vitesse d'extrusion dans la calculatrice ci-dessus et vous trouverez la vitesse d'impression maximale que vous pouvez atteindre.

Cette vitesse est théorique, puisque c'est le cas lorsque l'imprimante a fini d'accélérer (ce qui nécessite de l'espace pour fonctionner), et que le plastique a suffisamment refroidi pour adhérer mais ne coule pas sur la dernière couche. Avec une marge de 20%, vous devriez être en sécurité ici.

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