Le rôle essentiel des cartouches chauffantes dans l’impression 3D et la fabrication additive
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La fabrication additive a modifié la façon dont les pièces sont conçues et fabriquées, mais la technologie impose des exigences particulières aux systèmes de chauffage qui la rendent réalisable. Les cartouches chauffantes sont très importantes pour de nombreux processus d'impression 3D, notamment ceux qui utilisent des thermoplastiques à haute température, du métal d'impression ou de la résine durcie. Mais les appareils de chauffage utilisés dans ces situations présentent des problèmes que les unités industrielles classiques ne sont pas conçues pour résoudre. Pour obtenir une qualité d’impression constante et un fonctionnement fiable, vous devez connaître ces problèmes.
La partie chaude des imprimantes de modélisation par dépôt fondu (FDM) est l’un des endroits les plus difficiles à utiliser pour l’impression 3D. Pour maintenir le flux de matière stable, le réchauffeur doit maintenir la buse à une température très spécifique, généralement à ± 1 degré près. Le radiateur est petit, généralement 6 mm de large et 20 mm à 30 mm de long, et doit s'insérer dans un petit ensemble doté d'un thermocouple et d'un ventilateur de refroidissement. La densité en watts est élevée car la surface chauffée est petite. En raison de la densité de puissance élevée et du petit espace, le chauffage doit être fabriqué avec de l'oxyde de magnésium compacté avec précision et un fil de résistance de haute -qualité pour minimiser les points chauds qui pourraient endommager la qualité d'impression.
Lorsque vous imprimez en métal 3D, par exemple par fusion sélective au laser (SLM) ou par fusion par faisceau d'électrons (EBM), vous avez besoin de cartouches chauffantes pour réchauffer la plaque de construction. Pour empêcher la plaque de construction de se déformer et pour garantir que les couches collent bien, elle doit être maintenue à une température constante, généralement entre 200 degrés et 500 degrés. Les radiateurs sont généralement longs et couvrent toute la largeur de la chambre de construction. Ils doivent chauffer uniformément une vaste zone. Pour compenser la perte de chaleur au périmètre de la plaque, les gens utilisent généralement des cartouches chauffantes multi-zones. Le matériau de la gaine doit être capable de supporter des températures élevées sans se décomposer ainsi que la poudre métallique abrasive utilisée dans le processus.
Une autre utilisation concerne les chambres chauffées utilisées pour imprimer des matériaux hautes-performances comme le PEKK et le PEEK. Pour empêcher ces matériaux de se déformer et garantir que les couches collent ensemble, la chambre doit être comprise entre 120 degrés et 200 degrés. La chaleur provient de cartouches chauffantes intégrées aux parois de la chambre. Pour éliminer les écarts de température qui pourraient provoquer des déformations des pièces, les éléments chauffants doivent être répartis uniformément. Vous devez garder les câbles à l'abri de la chaleur dans la chambre et de toute condensation qui pourrait se produire lors de l'ouverture de la chambre.
L'expérience révèle que les applications d'impression 3D nécessitent des radiateurs qui maintiennent la température très uniforme. Même un changement de 2 à 3 degrés pourrait donner une mauvaise apparence à l’article fini. Pour les imprimantes haut de gamme, les fabricants exigent souvent des radiateurs avec une densité de watts zonée ou des thermocouples intégrés qui vous permettent de gérer la chaleur au point d'application en boucle fermée. Alors que de plus en plus de personnes souhaitent des imprimantes plus grand format, il existe un besoin croissant de cartouches chauffantes ultra longues (1 000 mm et plus) capables de chauffer uniformément les plaques et les chambres de construction sur toute leur largeur.
Lors du choix d’une cartouche chauffante, les fabricants d’imprimantes et les utilisateurs doivent réfléchir aux besoins spécifiques du processus d’impression. Un chauffage qui fonctionne bien pour l'impression PLA à 200 degrés peut ne pas fonctionner bien pour l'impression PEEK à 400 degrés. Le matériau de la gaine doit pouvoir fonctionner à cette température. Le dissipateur thermique doit avoir la bonne densité de watts. La zone froide doit être suffisamment longue pour protéger les câbles des températures élevées à l’intérieur de la chambre. Si vous prenez soin de ces éléments, les cartouches chauffantes peuvent constituer une base fiable pour une fabrication additive cohérente et de haute qualité.
