Pour certaines personnes qui sont dans l’impression 3D, créer un projet complètement clair est quelque chose d’un saint graal. Comme tous ceux qui l’ont essayé vous le diront, ce n’est pas aussi simple que d’utiliser un filament transparent. Réaliser cet exploit nécessite des paramètres d’imprimante et un post-traitement très spécifiques, tout en tenant compte des concepts de base de l’optique.

Comment obtenir une impression 3D entièrement transparente ? Ne vous demandez plus, car nous avons pris l’expérience de personnes qui ont réussi avec l’impression 3D transparente et qui ont mis au point ce guide rapide. Le processus lui-même ne va pas être rapide – tout ce que nous pouvons dire, c’est que nous espérons que vous aurez la patience.

Que faut-il pour que quelque chose soit transparent? Une revue de l’optique

Commençons notre guide par une brève discussion sur l’optique en répondant à cette question – qu’est-ce qui rend un objet transparent? En concevant un objet que nous voulons être aussi clair ou transparent que possible, il y a deux phénomènes que nous essayons d’éviter: l’absorption et la diffraction de la lumière.

L’absorption fait référence à la capacité d’un objet à absorber la lumière au lieu de la réfléchir ou de la laisser passer. Cela se produit parce que les électrons d’un matériau opaque ont des états d’énergie qui leur permettent de se déplacer d’une bande à l’autre, absorbant ainsi l’énergie des photons de la lumière.

Dans les objets transparents, les niveaux d’énergie sont disposés de telle sorte qu’ils absorbent des photons à la fréquence de la lumière visible. Cependant, il leur est possible d’absorber des photons de lumière infrarouge ou ultraviolette, ou de la lumière à des fréquences qui ne peuvent pas être vues à l’œil nu.

Alors que l’absorption est typiquement un phénomène qui est fonction du matériau, la diffraction peut être contrôlée par un traitement. En diffraction, la diffusion des rayons de lumière ou des réflexions internes empêche la lumière de se transmettre à travers un objet. Cela est généralement dû à des impuretés dans le matériau ou à des imperfections de la surface du matériau.

Les matériaux constitués de cristaux – tels que le verre – présentent également une transparence car les limites entre les cristaux adjacents sont plus petites que la fréquence de la lumière visible. Ceci est réalisé grâce au refroidissement rapide du verre sous un environnement à haute pression, ce qui entraîne la formation de très petits cristaux avec de très petites limites de grains.

Notre principal point à retenir de cette discussion est qu’il y a deux avenues que nous devons considérer lors de l’impression 3D d’un objet clair: le matériau et son traitement. Abordons chacun séparément.

Utilisez un filament transparent

Le premier composant de notre mission est le matériau. Heureusement, c’est une question assez simple. Les filaments clairs ne sont plus rares. La plupart des filaments transparents que vous pouvez acheter aujourd’hui sont en PLA, mais il existe également plusieurs options en PETG ou en ABS.

Le matériau lui-même n’a pas d’importance. L’une des trois options de filament que nous avons énumérées ci-dessus peut être utilisée pour créer des impressions 3D presque parfaitement claires. Cependant, gardez à l’esprit que tous les plastiques ne sont pas naturellement clairs. L’ABS, en particulier, est un plastique blanc naturellement jaunâtre qui nécessite des additifs pour obtenir un aspect clair.

Il faut être plus exigeant sur la qualité des filaments clairs entre les différentes marques. Tout d’abord, vous voudrez un filament qui a l’air clair. Selon la marque et la fabrication du filament, certains filaments clairs peuvent s’avérer légèrement translucides ou avoir une teinte jaune mineure. Méfiez-vous également des filaments avec des bulles d’air, car ceux-ci peuvent facilement provoquer une forte diffraction de la lumière et rendre impossible l’obtention d’un aspect parfaitement clair.

Choisissez quel axe vous devez être transparent

Avant de procéder à l’impression d’un modèle, il serait prudent de décider sur quels axes vous avez besoin que l’objet soit transparent. Allez-vous le regarder de côté (axes x et y) ou du haut (axe z)? La transparence dans l’axe des z est beaucoup plus simple et nettement plus compliquée dans l’axe des abscisses et des ordonnées. Malheureusement, ce dernier est plus souvent le cas. Pour les objets solides, la transparence dans les trois axes pourrait même être l’objectif.

Impression avec de grandes couches

Lors du réglage des paramètres d’impression, nous devons garder à l’esprit que nous essayons de réduire la diffraction et la réflexion interne. Cela signifie donner aux rayons de lumière des chemins plus larges à transmettre avec un minimum d’impuretés qui peuvent faire rebondir les rayons lumineux dans des directions imprévisibles.

La première façon d’obtenir cet effet est d’imprimer avec des couches épaisses. Des hauteurs de couche réglées jusqu’à 90% du diamètre de la buse sont recommandées. La raison en est que des couches plus épaisses et plus sphériques réduisent la réflexion interne en fournissant aux rayons de lumière des segments de matériau plus épais où ils peuvent passer sans entrave.

Les couches minces ne sont pas nécessairement un problème tant que vous pouvez les faire « fusionner” les unes avec les autres et créer un bloc de plastique plus solide. Cependant, les limites de couche qui ne sont pas complètement fusionnées peuvent agir comme des impuretés dans la surface interne de l’impression finie, provoquant ainsi une diffraction et une réfraction. L’impression avec des couches épaisses force également le matériau à se rapprocher davantage que la normale, ce qui les rend moins susceptibles de former des limites de couche distinctes.

Imprimez lentement et à chaud

Vous voudrez que chaque couche fusionne presque complètement avec la couche précédente, il est donc recommandé d’imprimer à la température la plus élevée possible. Cela signifie que vous réglez la température d’impression à la valeur la plus élevée de la plage de température recommandée du filament que vous utilisez. Dans certains cas, vous pourriez même bénéficier de dépasser la plage recommandée de quelques degrés. Encore une fois, l’idée est de créer un seul bloc de matériau solide au lieu d’un seul avec des couches clairement délimitées.

Une autre stratégie consiste à imprimer lentement – environ 30% plus lentement que la vitesse d’impression normale de votre filament. Cela contribue à la précision, en veillant à ce que les couches soient posées exactement là où elles doivent être pour obtenir une fusion complète. L’inclusion de bulles d’air est également quelque chose que vous essayez d’éviter en imprimant lentement. Bien sûr, le mouvement précis de la tête d’impression dépend d’un calibrage approprié, assurez-vous donc d’effectuer un calibrage de la buse et un repérage de la tête d’impression avant de commencer le processus d’impression.

Impression avec remplissage à 100%

Lorsque vous visualisez un objet dans l’axe où vous souhaitez qu’il soit transparent, tout déplacement du matériau peut provoquer des réflexions internes ou une réfraction. Pour les objets solides, cela signifie que tout remplissage inférieur à 100% ne suffira tout simplement pas. La lumière se pliera à plusieurs reprises lors de la transition du plastique à l’air, ce qui donnera une impression finie qui n’est absolument pas transparente.

Lisse et poli comme s’il n’y avait pas de lendemain

Un inconvénient de l’impression avec des couches épaisses est qu’il en résulte des impressions avec des surfaces extérieures très rugueuses. Une surface inégale provoquera la réflexion de la lumière dans différentes directions, créant un aspect presque opaque. Heureusement, c’est un problème qui peut être résolu avec des techniques de lissage et de polissage appropriées.

Si vous travaillez avec l’ABS, alors vous avez de la chance, car vous pouvez simplement faire la méthode habituelle de la vapeur d’acétone. En soumettant une impression ABS à un bain de vapeurs d’acétone, une très fine couche d’ABS peut être dissoute de manière sélective pour créer un fini parfaitement lisse. Dans la plupart des cas, cela suffit pour obtenir un aspect parfaitement transparent avec l’ABS.

La finition d’une impression PLA prendra beaucoup plus de temps et d’efforts. Le lissage du PLA repose sur un ponçage à l’ancienne, mais vous devrez le faire à un degré si raffiné pour atteindre la transparence. Cela signifie utiliser plusieurs types de papier de verre, du grain faible au grain élevé. Selon certains experts, vous devrez peut-être aller jusqu’à 4000 grains pour obtenir une impression PLA parfaitement claire. À cette qualité de grain, le papier de verre ressemble presque au carton.

Le PETG est un matériau de filament pré-disposé pour créer des impressions avec des surfaces claires et lisses. Il a également une excellente adhérence des couches, vous ne devriez donc pas avoir de problèmes de réflexion interne lors de l’impression avec PETG. Il n’est pas soluble dans l’acétone et ne lisse pas aussi bien que le PLA, mais le PETG est le genre de filament qui ne devrait pas nécessiter beaucoup de post-traitement si vous pouvez utiliser les paramètres d’imprimante appropriés.

Polymaker PolySmooth – un filament spécialement conçu pour les impressions transparentes

Puisque nous sommes sur le sujet des impressions claires ou transparentes, ce serait une injustice de ne pas mentionner l’un des meilleurs filaments fabriqués précisément à cet effet. Le filament Polysmooth de Polymaker imprime aussi facilement que le PLA, présente une excellente adhérence des couches et une large plage de températures d’impression. Il est disponible dans une large gamme de couleurs, dont beaucoup sont conçues pour être aussi claires et transparentes que possible.

Il n’y a pas de détails sur le type de matériau du filament Polysmooth – c’est probablement un secret commercial. Ce que nous pouvons dire, c’est que c’est l’un des filaments les plus faciles à utiliser si vous souhaitez créer des objets transparents.

Le Polysmooth peut avoir la même facilité d’utilisation que le PLA, mais il présente un avantage majeur: le Polysmooth est soluble dans l’alcool isopropylique ou l’éthanol. Cela présente la possibilité d’un lissage via un bain de vapeur. Polymaker a tiré parti de cet avantage en vendant le Polysher, une chambre de polissage spécialement conçue avec un petit réservoir où vous pouvez placer l’alcool.

Au lieu de chauffer l’alcool, il est nébulisé dans la chambre ou pulvérisé dans une brume très fine. Cet aérosol d’alcool dissout une très fine couche du matériau Polysmooth, créant un fini parfaitement lisse avec un minimum d’effort.

Le filament Polysmooth est beaucoup plus cher que le PLA ou l’ABS standard. La chambre de polissage Polysher vous coûtera encore 300 $, ce qui rend toute cette configuration assez coûteuse. Cependant, il n’y a aucun doute sur le bon fonctionnement de la combinaison si vous souhaitez obtenir des impressions 3D parfaitement claires.

Réflexions finales

Créer une véritable transparence dans l’impression 3D est quelque chose qui a été tenté à plusieurs reprises au fil des ans. De nos jours, la technologie et les techniques nécessaires pour créer des impressions 3D claires sont bien établies. Cela ne veut pas dire que ça va être facile. Si c’est la première fois que vous l’essayez, vous pouvez vous attendre à beaucoup d’essais et d’erreurs avant d’obtenir des résultats qui vous satisfont.

Il y a juste quelques choses à retenir: imprimez à chaud, lentement et en grand, et assurez–vous d’obtenir un filament transparent de haute qualité. Le filament Polysmooth d’un Polymaker offre un bon raccourci à faible effort, mais vous pouvez également obtenir de bons résultats avec d’autres filaments transparents en ABS, PLA, PETG ou PC.