Filament ColorFabb LW-PLA (PLA Expansible / Moussant) pour l'impression 3D FDM – Partie 1Bonjour à tous, Richard ici – Dans cet article de blog, je vais examiner un nouveau matériau d'impression 3D unique pour le processus FDM / FFF.J'ai fait beaucoup de tests et d’expérimentation sur ce matériel, donc si vous voulez tout savoir, c’est mon opinion sur l’utilisation de ce matériel pendant quelques mois, puis un résumé de la synthèse de TL; DR est présenté ci-dessous (et également au bas du blog un résumé et les réglages dont vous aurez besoin), mais j’espère que vous trouverez le reste de l’article de blog intéressant, car il peut vous donner quelques idées sur ce que vous pourriez faire avec un matériau unique comme celui-ci.
Une des toutes premières impressions test du ColorFabb LW-PLA – pour élaborer le «point de chute» TL; DR Résumé de l'aperçu général – LW-PLA est un matériau vraiment unique pour l'impression 3D. La configuration initiale est un peu difficile, mais une fois calibrée sur votre imprimante 3D, elle peut produire d'excellents résultats et surtout des pièces imprimées en 3D, très légères.Vous pouvez imprimer à la fois à l'état naturel, tout comme un PLA solide, et une température élevée. état moussé, de sorte qu'une même pièce peut contenir des couches ou des éléments pleins et moussés, c'est comme avoir un multi-matériau dans un seul filament. Le moussage et la densité peuvent être contrôlés en fonction de la température et du débit.Ces pièces peuvent être encore transformées et finies, peintes ou revêtues selon les besoins.Ne pas utiliser dans une machine avec un système d'extrusion Bowden.Vous aurez probablement besoin d'un adhésif pour le lit, Ce n'est pas tout à fait aussi collant qu’un PLA normal, j’ai trouvé que Magigoo fonctionnait bien et ralentissait votre première couche d’environ 20% de moins que la vitesse normale du PLA. Faites attention avec la rétraction de l’extrudeuse – trop entraînera la dilatation du filament au-delà de la coupure thermique et bloquera le flux d’extrusion.In il est non moussé, très similaire au PLA, peut-être un peu plus résistant aux chocs. Dans son état moussé, il peut être poncé, peint et scellé, très facile à post-traiter.Les pièces imprimées moussées ont un aspect fantastique! Index de saut rapide – Je voulais un filament comme celui-ci depuis de nombreuses années, j'ai beaucoup travaillé d’essais sur les propriétés des matériaux, d’expérimentation et d’impression de pièces. Pour cette raison, mon article de blog va être au moins deux, peut-être plus. Partie 1 – (Cet article) – Expérimentation, étalonnage de la formation de mousse et test initial de la résistance / du poids.Partie 2 – (Article suivant) – Impression de plus de pièces, essais de résistance supplémentaires et post-traitement / peinture, etc.En savoir plus … – Mélange? / Couleur? / Réglages délirants et grosses buses … Matériel de test LW-PLA – La plupart des tests initiaux ont été effectués sur un Prusa i3 MK3; le matériau bêta fourni par ColorFabb était une bobine de 1,75 mm ~ 750 g. Il est également disponible en couleur naturelle. Noir. La tolérance et la rondeur du filament étaient bonnes.
Remarque: – Si vous imprimez à 50% d’écoulement, c’est comme si vous disposiez d’une bobine de 1,5 kg d’objets alvéolaires imprimés «par volume». Paramètres de démarrage et conseils de ColorFabb – 
ColorFabb a inclus des instructions et des résultats de test avec le spool Beta, montrant comment calibrer la largeur d'une ligne de cube de mur unique de manière à correspondre aux paramètres de votre découpeur. Cette étape est importante si vous souhaitez imprimer des pièces qui s’emboîtent et forment généralement des objets en mousse précis et reproductibles.
L'accent a été mis sur la réduction de poids des pièces en raison de la formation de mousse, mais j'étais également très intéressé par la possibilité de créer des caractéristiques dures et mousseuses avec un seul matériau.
Contrôle simple pour voir à quoi ressemblait le moussage – comparé au ColorFabb PLA / PHA normal
Mon premier test a été de voir le moussage en action – ci-dessus est un cube imprimé avec un faible niveau de remplissage, vous pouvez voir les murs extérieurs, ils étaient de 3 x 0,44 mm de périmètre et le remplissage est un mur simple et remplissage rectiligne provoquant les crêtes Après avoir imprimé, il a été coupé en deux et le bord coupé a été poncé pour que vous puissiez voir l'expansion ci-dessus.Le Gcode a commencé à 200 degrés C et pour chaque couche, la température a été augmentée à 265 degrés C. À cause de l'impression avec du PLA normal Avec un débit et un débit de 100%, le matériau n’avait pas d’endroit où aller, aussi bien le périmètre extérieur que le remplissage étaient devenus beaucoup plus larges à mesure que la température augmentait. une impression simple m'a dit beaucoup sur ce qui se passait avec l'expansion du matériau en raison d'une simple augmentation de la température.Vérifier le «Point de bouffée» –
Un simple changement de température toutes les 5 mm de hauteur montre le passage du PLA au PLA moussé.
Vous pouvez même changer la température de seulement 3 ° C et déclencher le point de dilatation de la mousse, en montrant que ce matériau possède un bon degré de contrôle et de répétabilité. À ce stade, j’ai défini divers réglages de vitesse stables. C’est pourquoi je vais maintenant imprimer le matériau en mousse avec – (alerte spoiler – il n’existe aucune distance magique de retrait de l’extrudeuse qui résout le vrille). Pour effectuer des tests avec des réglages PLA «normaux» et simplement pour augmenter la température, vous devez commencer à faire correspondre une vitesse d'extrusion (aussi stable que possible) au débit et à la température. Comme ColorFabb l'a indiqué dans les directives, vous devez calibrer le débit et la température pour obtenir un taux connu et prévisible d'expansion de la formation de mousse (les taux de volume de dépôt de matériau sont également un facteur critique). C'est donc ce que j'ai entrepris d'étalonner ensuite.
Ce qui précède est un objet de test, avec remplissage hexagonal et débit de 100%. Ci-dessous, le même objet, mais un débit de 50%, une température légèrement inférieure et une plus grande rétractation de l'extrudeuse
Comme pour tous les tests de matériaux, vous finissez par imprimer de nombreux objets de test avec différents réglages pour tester les limites du matériau et de la machine.
J'ai passé un certain temps à essayer d'obtenir un réglage de rétraction parfait de l'extrudeuse, mais il n'a pas fallu trop de temps pour en venir à la conclusion que cela coulerait presque toujours si vous effectuez des déplacements et que vous n'imprimiez pas uniquement en «mode vase». Bu tit était très intéressant pour avoir une idée du matériau et expérimenter avec les réglages de largeur de trait, les débits et les températures.Il est également très tentant de changer plusieurs choses parce que vous pensez comprendre ce qui se passe – il est souvent bien mieux de changer un seul chose, alors vous commencerez à comprendre ce qui se passe.
Le dernier test de «gonflement» pour moi a été de régler une température que je voulais utiliser pour une impression plus aventureuse. J'ai décidé que 225 degrés C permettait un bon niveau de moussage et un minimum de suintement. Encore une fois avec un débit de 100%, mais par pas de 5 ° C (image ci-dessous).
Ce "point d'inflexion" dépendra de vos paramètres de vitesse d'impression. Vous constaterez donc que les résultats sont similaires à ceux décrits ci-dessus, mais dans une plage de température différente. Je roulais à environ 40 mm / s pour la plupart des paramètres d’impression, et j’ai trouvé que c’était tout à fait optimal pour utiliser ce matériau, car il aide à maintenir la température du point d’atteinte basse (225) tout en minimisant l’écoulement de la sueur. fou avec une vitesse élevée, des températures élevées (250) et vous pouvez obtenir une expansion 3x ou plus, mais je ne trouvais pas cela utile pour imprimer des objets plus complexes avec des remplissages et des îles – lisez ci-dessous pour en savoir plus sur cet aspect. Avec les tests ci-dessus et d'autres présentés ci-dessous, j'ai constaté qu'une trop grande rétractation de l'extrudeuse peut provoquer des bourrages de buse et ne pas empêcher le matériau de couler. En savoir plus sur le suintement plus tard, car ce n'est pas un problème aussi grave que cela puisse paraître en premier matériau particulier.Après l’étape du «cube de test» –
Un bon objet de test est un corps de quad-copter (drone) (conçu par DV0001) – il doit être léger, solide et comporter de nombreux îlots individuels, une grande surface d'impression et de nombreuses retraits d'extrudeuses. Pour tester ma théorie de la distance de retrait de l'extrudeuse et de la température élevée, l'image ci-dessus montre une défaillance prématurée de la buse. Ce modèle s’est révélé être un test parfait (difficile) pour le matériau moussant. Si j’avais commencé à imprimer avec un modèle plus simple, je n’aurais pas appris autant sur la «fenêtre d’utilisation viable» et j’aurais parié que j’aurais Ce fut également la première indication qu'un débit élevé, combiné à une température plus élevée (donnant un taux d'expansion élevé) et une faible hauteur de couche, pourraient rendre les embouteillages plus difficiles. probable (lorsque vous avez également de longs retraits d’extrudeuse) – j’ai donc cherché à savoir quelles étaient les mauvaises combinaisons et quelles étaient les meilleures.Nozzle Jam
Après un ajustement des paramètres (voir l'image ci-dessus), une température plus basse (230 degrés C), une hauteur de couche accrue (0,25 mm) et un retrait inférieur de l'extrudeuse (3,0 mm) et un débit plus faible (50%) – L'impression réalisée beaucoup plus longtemps dans le processus d'impression, mais a tout de même provoqué un bourrage de buse avant la fin de l'impression.impression réussie (pas de bourrage de buse) – ne vous inquiétez pas non plus des cordes
Les paramètres critiques de succès d’impression pour moi étaient les suivants: – faible retrait de l’extrudeuse (moins de 2,8 mm) – j’utilise maintenant le retrait de 2,6 mm de l’extrudeuse sur toutes les impressions moussantes. 225 degrés C avec un débit correspondant de 45% ~ 44 mm / s possible (32 mm / s pour les petits périmètres) Des hauteurs de couche plus élevées (0,25 mm à 0,35 mm) fonctionnaient mieux pour le processus de moussage sans provoquer de bourrage de la buse.Après avoir choisi ces paramètres, une vitesse d’impression d’environ 44 mm / s inférieur à 32 mm / s (à part la couche 1 – qui est également imprimée légèrement plus froide), je n’ai eu aucun autre problème avec le bourrage des buses ou les échecs d’impression. Chaque impression désormais est un succès pour la première fois.Foamed Benchy – Success!
MasterSpool Success! (Encore une fois, ne vous inquiétez pas pour les cheveux poils sur l'impression – ils s'effacent)
Le corps du drone et l’impression MasterSpool en deux parties sont des objets de taille importante, avec beaucoup de caractéristiques, d’îlots et de déplacements.
Vous pouvez voir des bosses et des taches, mais elles disparaissent. Un peu de suintement de la buse est l’un des aspects de ce matériau qui sera presque impossible à éliminer, mais en réalité, il ne semble pas causer de problèmes à l’objet imprimé ni à la finition après un peu de post-traitement.
Un peu de nettoyage – Les ficelles internes et l'excès de matériau semblent poser problème, mais il est étonnamment facile à enlever avec votre ongle, votre grattoir ou votre lame. Le retrait ne laisse pas de zones d’impression manquantes ou d’imperfections importantes sur la pièce imprimée.
Le modèle de drone et les empreintes MasterSpool avaient assez de poils en raison de déplacements et de suintements. Mais ils effacent le modèle très rapidement, la plupart avec juste un pinceau de doigt ou un ongle.
Tout droit sorti de l’imprimante, vous allez voir quelques poils et des ficelles, elles s’enlèvent facilement.Facile de voir les «poils» sur le modèle «Oeuf de Pâques» ci-dessus – (Modèle conçu par Jooxoe3i) je ne saurai même pas dire qu’il a été sablé, car on a le même sentiment qu’une surface très légèrement texturée. C'est difficile à décrire, mais je vais dire que la plupart des gens aimeront vraiment la sensation de finition en utilisant ce matériau.
À ce stade, vous pensez peut-être que vous ne souhaitez pas imprimer sur de "grandes couches de 0,35 mm", mais les objets imprimés ne ressemblent en aucun cas à des modèles imprimés à une hauteur de couche de 0,35 mm … Vous devez vraiment le voir. en personne pour apprécier la belle hauteur de couche de 0,35 mm –
Très impressionnant pour le collage des couches et à l’œil nu, une grande hauteur de couche telle que 0,35 mm ressemble davantage à un objet imprimé avec des couches de 0,15 mm.
Ci-dessus, le corps du drone (quad-copter) imprimé à la fois en PLA / PHA ColorFabb Natural et en LW-PLA moussé à 45% du débit.
PLA / PHA (en haut à gauche) @ 56,7g LW-PLA à 45% de débit (en haut à droite) 26,3g
Les deux impressions Benchy ci-dessus ont été imprimées à l'aide de LW-PLA. Elle est laissée non moussée à 205 degrés C et à droite moussée à 225 degrés C avec un flux de matériau de 45%. Maintenant, un Benchy peut réellement flotter!
Réduction significative du poids du MasterSpool – et elle est complètement fonctionnelle dans sa forme plus légère et moussée.
Essais de courbure, de torsion et de résistance (matériaux et stratifiés) – Pour certains essais de courbure, j'ai imprimé un certain nombre de combinaisons de PLA / PHA et divers stratifiés de LW-PLA.
Configuration du test de pliage simple illustrée ci-dessous –
Résultats du test de pliage –
Il est clair qu'une impression entièrement moussée aura plus de courbure et de flexibilité qu'une impression normalement solide. Comparée au poids, la résistance d'un objet moussé à 45% du flux est vraiment impressionnante.Le stratifié Test D montre un objet plus léger avec moins de pli qu'un solide ( Test B) objet.
Plus de tests de résistance et de liaison des couches – Pour tester la liaison des couches, certaines impressions 'à vase' à simple paroi ont été utilisées –
Couches de périmètre unique de 0,35 mm imprimées avec une buse de 0,4 mm
Le test PLA / PHA a été collé proprement sur une couche.LW-PLA (non expansé) a également été collé sur une couche, mais a nécessité plus de force pour le faire claquer.LW-PLA (expansé) ne s'est pas cassé, mais plié – il n'a pas été possible cassez-le à la main sur une ligne de calque, mais des outils étaient nécessaires pour le déchirer. L'impression en mousse a tendance à se déchirer quelle que soit la direction dans laquelle la contrainte est appliquée. La force de liaison des couches est vraiment très bonne. Je ne veux pas donner l’impression que c’est la chose la plus solide de tous les temps, une impression en mousse aura un certain niveau de résistance et sera beaucoup plus résistante aux impacts. Vous pouvez la jeter au sol – une La partie en PLA casserait et la partie en mousse ne ferait que bosseler et rebondir sur le sol). La couche de liaison serait également meilleure, mais ce n'est pas un matériau très «résistant» dans son état mousse, il est vraiment impressionnant pour son poids. Cela dit, il n’est pas facile non plus de casser ou de casser à la main. Pour avoir une idée de la force comparative, essayez simplement d’imprimer un objet en PLA avec un débit réglé à 45% – il s’agira peut-être d’impression, mais il sera incroyablement faible et Il est probable que la boucle se déforme, se lamine et se désagrège.Faire la même chose avec le LW-PLA à un débit de mousse de 45%, ce qui donne une pièce collée de couche remarquablement bien avec un rapport résistance / poids surprenant, elle peut être post-traitée et elle est superbe Résumé jusqu’à présent – Très bien, j’ai fait beaucoup plus de tests de flexibilité, de post-traitement, d’amorçage, de ponçage, de tests de destruction, d’impression de nombreux modèles différents – jusqu’à présent utilisé presque deux bobines complètes de filament de 750 g (rappelez-vous que c’est comme l’impression 2,5k à 3kg de pièces). Les images ci-dessous ne sont qu’un petit aperçu de ce qui est mal inclus dans le prochain article de blog pour PLA moussant –
I’ll save a lot more of of that for the next (Part 2) blog post on foamed printing, but I also want to give you some more advice and conclusions about using the material for the last few months.My guidelines for successful use of ColorFabb expanding PLA- Don’t use this material on a bowden tube extruder system! – It’s just does not work well.A direct drive extruder like the Prusa i3 MK2/3 or the Taz5/6 etc. is ideal.If you are using a glass or PEI print surface, I would strongly recommend using a surface treatment – I tested glue stick, various sprays and lacquers – then found that standard Magigoo for PLA worked the best for me.DO NOT adjust your flow rate by modifying the filament diameter or extrusion ratio in your slicing program, you should be using the following Gcode command in your starting script – Examples – (Just use one of these at the end of your starting Gcode script) – M221 S45 ; sets a 45 percent flow rate in the firmware for the ColorFabb Expand PLAM221 S55 ; sets a 55 percent flow rate in the firmware for the ColorFabb Expand PLAM221 S95 ; sets a 95 percent flow rate in the firmware for the ColorFabb Expand PLAIf you use the M221 command, you can then do nice things like set areas of your model to be printed solid (not foamed with 100% flow) and other parts to be foamed at 45% – You will not be able to do that if you mess about with the filament diameter of extrusion ratio.All the testing / tuning and experimentation below were done with a E3D V6 hot-end and 0.4mm nozzle. (I will be testing it out with other extrusion / hot-end systems too).I intend to do some further testing on the TAZ6 Moarstruder (Volcano 1.2mm Nozzle) if I can get some of this filament in 2.85mm. I think the large nozzle and a ~>2mm layer height may be possible and very interesting to see !Make printing speeds for different moves as similar as possible (where appropriate) – basically try to avoid sudden changes in print speed / flow (other than extruder retraction).Do not chase a magical value for extruder retraction – there is not a setting that will eliminate ooze using this material – but you can minimise problems, more importantly you need to tune the extruder reversal to avoid chances of hot-end & nozzle jamming…I can’t stress how important this next comment is – you WILL have an nozzle jam during any significant testing and experimentation of this material. It’s not all that hard to clear a foamed blockage on an E3D V6, but it may be more difficult on other machines / nozzles out there. You have been warned!Trigger point for expansion ‘puff-point’ is dependent on print speed, temperature and material flow percentage. – The instantaneous energy that’s being transferred into the material as it passes through the nozzle. Extrusion volume, ‘speed’ and dwell in the nozzle plays a really big part in getting a controlled expansion and repeatable material flow for printing different types of objects.In the past I have experimented with printing PLA very fast indeed, it’s not unusual to bump up the extrusion temperature to 260+ Degrees C just to be able to get enough thermal energy into the material at very rapid flow rates.When testing out the Volcano and a Bondtech extruder on the Hangprinter with a 1.65mm Nozzle the 1.75mm PLA feed needed to be well over 270 Degrees C – just to get it melting and printing, and even that showed a slightly matt finish, where the PLA being used would normally have been shiny. You could slow things down but who wants to print big things slow :)If however you let that PLA material sit in the hot-end at that temperature during non extrusion events for too long it will quickly turn to the consistency of honey and start to degrade and eventually burn. The Expanding PLA can handle very high temperatures quite well, but you also do have to consider the energy, flow rate (deposition of material rate) and thermal expansion rate of the filament carefully, so that means tuning your slicing program so you get optimal conditions. For a stock Prusa i3 MK2/3 I did not need to change any firmware settings, but did tune Slic3r settings for more consistent results, especially with regards to changes in print speed for different model features.I found it best to determine the ideal ‘puff-point’ with as consistent speed settings as possible. This means smoothing out the changes in print acceleration, for example inner and outer perimeter should be similar, infill and even small islands need to be closer to all other printing speeds, rather than very fast or very slow as you may have them when printing PLA. You can use fan cooling – but only around half of ‘normal’ PLA settings. If you use more cooling it will change the puff-point and limit expansion of the material. You can even set cooling and extrusion temperatures to be just a few degrees or percentage different per layer and see the foaming form or not.I used no fan for the first layer and also a slightly lower extrusion temperature (222) to compensate for a slower first layer speed.Interestingly if you print at around 195 to 205 Degrees C, this material will behave just like ‘normal’ PLA. There is no real reason to do this unless you want a more solid/hard feature in your expanded model or a multi-density laminate like I tested above.Trigger points with hot-end jamming for me were -Too much extruder reversal – >2,8 mm et cela bloquait à chaque fois à un moment donné dans une impression du «modèle de la vie réelle» où les déplacements et l’impression des îles étaient fréquents. problèmes (il est préférable de baisser la température pour lutter contre le suintement – voir ci-dessous). Si vous tirez trop le filament semi-expansé vers l'arrière dans la zone de refroidissement thermique ou dans la zone froide, il se bloquera.Ajustez-le en mode échec puis reculez – J'ai obtenu une impression fiable à 100% sur de nombreux types d'objets après avoir abaissé la longueur d'inversion de l'extrudeuse à 2,6 mm pour la buse V6.Chaque impression échouerait toujours à l'inversion de l'extrudeuse supérieure à 3,0 mm.En général, plus la chaleur est élevée, plus besoin de réduire le débit – si vous ne le faites pas, vous obtiendrez des traces d'extrusion très larges et il y aura beaucoup plus de chances de bloquer la buse à un moment donné pendant votre impression.Vous obtiendrez une combinaison de température, de vitesse d'impression et de flux, qui vous donne une «normale» La largeur d'extrusion est adaptée à la taille de votre buse. Vous pouvez ensuite imprimer des objets en mousse avec une précision et une qualité d'impression similaires (souvent supérieures) à celles obtenues avec du PLA "normal". Observations pour la finition et le post-traitement – Ne vous inquiétez pas du vrillage / du filage / moustaches – elles s’effacent facilement et pour une raison quelconque, le modèle fini ne présente aucun défaut réel – comme des sections manquantes de contours, des retraits ou des bosses. Vous devriez "perdre un peu de volume" de votre objet imprimé, mais en raison de la mousse et de la capacité générale à mélanger des couches, ces chaînes ou bosses ne se traduisent pas par des défauts persistants sur le modèle imprimé avec juste un peu de nettoyage post-traitement. Est-ce que vous devriez essayer ce matériel? – Vous avez besoin d’objets imprimés légers? Tant que vous êtes prêt à modifier et à modifier les réglages permettant d’ajuster la température, la vitesse et le débit avec votre imprimante 3D spécifique, il s’agit d’un matériau vraiment intéressant qui peut donner une optique, une mécanique et un poids exceptionnels. Vous pouvez imprimer deux fois plus de choses avec une bobine de filament de 750 g … Vous pouvez réellement imprimer des pièces plus rapidement – même avec des vitesses d'impression plus faibles … (car vous pouvez briser le découpage "normal" règles utilisant la même taille de buse – vous pouvez utiliser une hauteur de couche et une largeur de trait plus grandes et encore moins de périmètres et de remplissage pour un objet et il aura toujours des couches bien liées et une forme finie «solide». Pour moi, j’avais mon paramètres réglés – j'ai découvert que je pouvais imprimer presque tout ce que j'imprimerais avec du PLA normal dans le LW-PLA (PLA léger). Si vous fabriquez beaucoup de pièces de cosplay, d'accessoires, de modèles, de bâtiments, de prototypes et presque tout ce que vous souhaitez montrer à un client (soit avec juste un léger ponçage ou une peinture complète), je dirais que vous devez au moins essayer ce matériau.J’ai vraiment aimé l’utiliser, et j’en trouve d’autres utilisations tous les jours – je ne peux qu’espérer qu’un jour ColorFabb décide de le publier
