Granulés
Les granulés sont versés dans la trémie, puis passent dans la zone d'alimentation de l'extrudeuse. À ce stade, la matière est constituée de particules solides distinctes.
État de la matière : granulés solides.
FGF PRO / TECHNOLOGIE
Comment fonctionnel'impression 3Dà granulés
Le FGF est une technologie d'impression directe à partir de granulés de polymère. Dans l'extrudeuse, la chaleur des éléments chauffants fait fondre le matériau, tandis qu'une vis en rotation l'achemine vers la buse. L'imprimante dépose la matière fondue couche après couche pour former une pièce à partir d'un modèle numérique.
Des granulés
à la pièce finie
Ce qui arrive au matériau dans l'extrudeuse et pendant l'impression, étape par étape.
Alimentation
La vis en rotation entraîne les granulés vers la partie chauffée de l'extrudeuse. Son rôle est de faire avancer la matière dans le canal.
État de la matière : granulés solides se déplaçant dans le canal.
Chauffage
Dans la zone de transition près de la barrière thermique, les granulés chauffent. Leur surface ramollit et commence à fondre ; les granulés en contact s'agglomèrent donc progressivement. Des zones solides subsistent à l'intérieur.
État de la matière : surface ramollie, zones solides à l'intérieur.
Matière fondue
Après la barrière thermique, la matière entre dans la zone de compactage. La vis la fait avancer et la compacte, réduisant les espaces entre granulés. Sous l'effet de la chaleur, les zones solides restantes fondent progressivement et les granulés deviennent une masse fondue continue.
État de la matière : les granulés se transforment progressivement en matière fondue.
Buse
La matière arrive à la buse à l'état fondu. La vis assure son alimentation, puis la matière sort par l'orifice de la buse sur la surface d'impression.
État de la matière : matière fondue sortant par la buse.
Pièce
L'imprimante dépose la matière selon des trajectoires définies. La matière fondue se lie à la couche précédente et se solidifie en refroidissant. Le dépôt successif de couches transforme le modèle numérique en pièce finie.
État de la matière : une couche imprimée qui conserve sa forme.
Principaux avantages
de la technologie
Une matière première
plus abordable
L'impression directe à partir de granulés supprime la fabrication intermédiaire de filament. Elle peut ainsi réduire les coûts de matière, notamment pour les produits volumineux. L'économie dépend du polymère, du fournisseur et du volume acheté.
Un large choix
de polymères
Le choix ne se limite pas à l'offre de filaments disponibles. Le FGF donne accès aux thermoplastiques en granulés, y compris aux élastomères souples difficiles à alimenter sous forme de fil. La compatibilité avec une référence précise dépend des caractéristiques de l'imprimante.
Un potentiel de haut
débit
Une extrudeuse à vis peut fournir un débit élevé de matière fondue. Une impression rapide est possible même avec une petite buse. Si l'extrudeuse a une capacité suffisante, la vitesse dépend de la mécanique de l'imprimante, de la géométrie de la pièce et des réglages choisis.
Utilisation
de matières recyclées
Le FGF permet d'utiliser des matières recyclées adaptées sans fabriquer préalablement de filament. Cela ouvre la possibilité de réintroduire des thermoplastiques recyclés dans la fabrication de nouveaux produits. Leur aptitude dépend de leur composition, de leur état et de leur compatibilité avec le système d'alimentation.
Limites
de la technologie
La maîtrise du débit dépend de la conception de l'extrudeuse. Les autres points concernent aussi le FDM/FFF.
| Caractéristique | Conséquence pour la pièce |
|---|---|
| Maîtrise du débit et rétraction |
La pression résiduelle après l'arrêt de la vis peut provoquer des suintements et des fils entre zones imprimées. Relâcher rapidement la pression puis rétablir un débit stable constitue un problème d'ingénierie à part entière. L'efficacité de la rétraction dépend de l'extrudeuse et de son système de commande. |
| Équilibre entre débit et niveau de détail |
Augmenter le diamètre de la buse et la hauteur de couche pour gagner en débit affecte les petits détails et rend les couches plus visibles. Des surfaces lisses et des assemblages précis peuvent nécessiter une finition supplémentaire. |
| Résistance de la liaison entre couches |
Une fusion incomplète entre cordons ou couches voisins, ainsi que des vides internes, peuvent fragiliser la pièce. Il faut en tenir compte lors de la conception de produits soumis à des charges et du choix des conditions d'impression. |
| Retrait et déformation |
Un refroidissement inégal du polymère peut provoquer un gauchissement et des écarts par rapport à la forme prévue. L'ampleur de ces effets dépend du matériau, de la géométrie de la pièce et des conditions thermiques. |
| Des supports pour les parties en surplomb |
Certaines zones en surplomb nécessitent des supports, une autre orientation de la pièce ou une modification de sa conception. Cela influe sur la consommation de matière et le post-traitement. |
Comparaison avec d'autres
technologies de fabrication
| Critère | FDM / FFFImpression à filament | FGFImpression à granulés | Moulage par injectionMise en forme à partir de granulés |
|---|---|---|---|
| Matériaux | Thermoplastiques sous forme de filament : rigides, souples ou chargés. Le choix dépend de la disponibilité d'un filament adapté et des capacités de l'imprimante. | Thermoplastiques en granulés, notamment élastomères souples et polymères chargés. Le choix ne se limite pas aux filaments disponibles ; le matériau doit être compatible avec l'extrudeuse et les conditions d'impression. | Thermoplastiques en granulés, notamment élastomères et polymères chargés. Le grade est choisi selon les exigences de la pièce, le remplissage du moule et les capacités de l'équipement. |
| Préparation de la production | Préparation du modèle dans le logiciel de tranchage et réglage de l'impression. Aucun moule n'est nécessaire. Un modèle modifié peut être préparé pour l'impression suivante. | Préparation du modèle dans le logiciel de tranchage, réglage de l'extrusion et des paramètres selon le matériau et la buse. Aucun moule n'est nécessaire. La conception est modifiée dans le modèle numérique. | Conception et fabrication d'un moule, puis mise au point du procédé. Une modification de la géométrie peut nécessiter de modifier ou de remplacer le moule. |
| Géométrie | Des formes complexes et des cavités internes sont possibles. Les surplombs peuvent nécessiter des supports et un accès pour les retirer. Les parois fines et les petits détails dépendent de la buse et des paramètres d'impression. | Des formes complexes et des cavités internes sont possibles. Les surplombs peuvent nécessiter des supports et un accès pour les retirer. Les parois fines et les petits détails exigent une buse adaptée et un débit de matière fondue stable. | La conception doit permettre le remplissage du moule et le démoulage. Les cavités et les contre-dépouilles peuvent compliquer l'outillage. Les parois fines et les petits détails dépendent de la conception du moule et de la fluidité de la matière fondue. |
| Qualité du résultat | La précision et l'état de surface dépendent de l'équipement, de la buse, de la hauteur de couche et du retrait. Les couches peuvent être visibles. La résistance dépend de la liaison entre les cordons et de l'orientation d'impression. | La précision et l'état de surface dépendent de l'équipement, de la buse, de la hauteur de couche, du retrait et de la stabilité de l'extrusion. La résistance dépend de la fusion entre les cordons et les couches, ainsi que de l'orientation d'impression. | La surface reproduit la texture du moule. La précision dépend de l'outillage, du retrait et de la stabilité du procédé. Les lignes de soudure et l'orientation des fibres dans les matériaux chargés peuvent influer sur la résistance. |
| Délai jusqu'à la pièce finie | Il comprend la préparation, l'impression, le refroidissement et les opérations de finition nécessaires. Le temps d'impression dépend de la mécanique, des trajectoires et des paramètres choisis. Le débit disponible est limité par l'entraînement du filament et la capacité de fusion de la tête chaude. | Il comprend la préparation, l'impression, le refroidissement et les opérations de finition nécessaires. Une impression rapide est possible même avec une petite buse. Si le débit de l'extrudeuse est suffisant, le temps d'impression dépend de la vitesse et des accélérations de la mécanique, de la géométrie de la pièce et des paramètres choisis. | La première production comprend la fabrication du moule et la mise au point. Ensuite, les pièces sont produites par cycles répétés de remplissage, de refroidissement et de démoulage. L'élimination des carottes et des bavures peut également être nécessaire. |
| Économie | Matière première : le filament est généralement plus cher que des granulés comparables. Mise en route : préparation et réglages sans coût de moule. Pièce : le coût dépend de la consommation de matière, du temps machine et de la finition. Lorsque la série augmente, la préparation est répartie sur davantage de pièces, mais l'impression de chaque pièce reste un poste de coût. |
Matière première : les granulés permettent de réduire la part matière du coût de revient. Mise en route : préparation et réglages sans moule. Pièce : le résultat économique dépend de la consommation de matière, du débit, du temps machine et de la finition. Avec une série plus grande, la préparation est répartie sur l'ensemble du lot, tandis que le coût d'impression de chaque pièce demeure. |
Matière première : granulés. Mise en route : coûts de conception, de fabrication du moule et de mise au point. Pièce : plus la série augmente, plus le coût de l'outillage est réparti sur un grand nombre de pièces ; un cycle court réduit les coûts de fabrication en série. |
Les délais, la qualité et le coût de revient sont évalués pour un matériau, un équipement, une géométrie et une taille de série donnés.