Remplissage variable en TPU : quatre duretés avec un seul filament

Tout dépend de quelle dureté on parle. La dureté du matériau ne change jamais : Filaflex 95A est 95A sur la bobine comme sur la pièce finie. Elle se mesure sur l'échelle Shore A, définie par la norme ISO 868, qui va de 0 à 100 : plus le chiffre est élevé, plus le matériau est dur. Pour comprendre en détail le fonctionnement de l'échelle, consultez notre guide complet sur la dureté Shore.

Ce qui change, en revanche, c'est la dureté que vous ressentez en appuyant sur la pièce. Elle dépend de la structure interne. Une zone peu remplie contient plus d'air que de matière, cède facilement et se comporte comme un matériau beaucoup plus souple. Une zone dense résiste davantage et paraît ferme.

Le chiffre de notre démo : une seule pièce en Filaflex 95A, quatre zones de remplissage de 7 % à 25 %, et des mesures au duromètre de ~25 à ~40 Shore selon la zone. Le matériau est le même du début à la fin. C'est la géométrie qui fait la différence.

C'est important à savoir pour éviter les mauvaises conclusions. Les mesures au duromètre sur une structure imprimée varient selon la géométrie de la pièce et le nombre de parois. Sur une zone peu remplie, l'instrument mesure la réponse de la structure, pas la dureté réelle du matériau. C'est pourquoi nous donnons toujours une plage indicative plutôt que des valeurs exactes : elle sert à comparer les zones entre elles, pas à certifier une valeur.

Voici la répartition utilisée dans la démo avec Filaflex 95A. Prenez-la comme point de départ : selon la forme et la taille de votre pièce, vous devrez peut-être ajuster de quelques points vers le haut ou vers le bas.

La règle est simple : moins de remplissage, zone plus souple ; plus de remplissage, zone plus ferme. Le filament est le même dans tout le tableau.

L'outil clé, ce sont les modificateurs. Un modificateur est un volume que vous placez dans la pièce et qui possède ses propres réglages. Tout ce qui se trouve dans ce volume est imprimé avec ces réglages, et le reste de la pièce avec les réglages généraux. Ainsi, un seul corps peut avoir quatre comportements différents.

Bambu Studio et OrcaSlicer

Faites un clic droit sur la pièce et choisissez Add modifier (l'option équivalente si votre interface est en français). Vous pouvez utiliser une forme simple, comme un cube ou un cylindre, ou charger votre propre volume. Placez-le et mettez-le à l'échelle pour couvrir la zone à modifier, puis changez la densité de remplissage dans les réglages du modificateur.

PrusaSlicer

Le principe est le même. Clic droit sur la pièce, puis Add modifier mesh. Ajoutez ensuite à ce volume le réglage de densité de remplissage et donnez-lui la valeur voulue.

Attribuez une densité à chaque volume

1. Décidez quelles zones de la pièce doivent être fermes et lesquelles doivent être souples.
2. Créez un modificateur par zone et ajustez-le à sa forme.
3. Attribuez à chaque modificateur son pourcentage de remplissage, en vous référant au tableau ci-dessus.
4. Utilisez le même motif de remplissage dans tous les volumes pour des transitions nettes.
5. Tranchez et vérifiez l'aperçu couche par couche pour confirmer que chaque zone a la densité attendue.

Pour les pièces flexibles, nous recommandons le remplissage gyroïde, pour deux raisons :

• Comportement homogène : le gyroïde réagit de la même façon dans toutes les directions, si bien qu'une zone souple se déforme uniformément, quel que soit l'endroit où vous appuyez. Cette homogénéité est exactement ce dont a besoin une pièce destinée à amortir.
• Facile à imprimer : c'est un tracé continu, sans changements de direction brusques, ce qui compte beaucoup avec un filament souple. Moins de départs et d'arrêts signifient une extrusion plus stable et moins de problèmes.

C'est l'erreur la plus fréquente. Les périmètres et les couches supérieures et inférieures rigidifient fortement la pièce. Si vous en mettez trop, la peau extérieure masque le remplissage et toutes les zones finissent par donner la même sensation, même si elles sont différentes à l'intérieur.

Pour que la différence entre les zones se sente, utilisez :

• 1 à 2 parois au maximum.
• Peu de couches supérieures et inférieures, juste assez pour fermer la pièce.

Si votre pièce ne montre aucune différence entre les zones, vérifiez ce point en premier.

Voici les réglages avec lesquels nous avons imprimé la démo, avec une buse de 0,4 mm. C'est un bon point de départ pour toute pièce à remplissage variable.

Ne sautez pas le séchage. Le TPU absorbe l'humidité, et un filament humide donne des pièces à la finition moins bonne et au comportement moins prévisible, ce qui se remarque surtout dans les zones peu remplies.

Si votre imprimante est compatible avec le système Filaflex 2,20 mm, vous pouvez imprimer du flexible jusqu'à 3 fois plus vite.

L'idée de fond change votre façon de concevoir : la dureté n'est plus quelque chose que vous choisissez en achetant le filament, mais quelque chose que vous décidez en concevant la pièce. Vous placez des zones souples là où il faut amortir et des zones fermes là où il faut du maintien, le tout en une seule impression, sans assemblage ni collage de matériaux différents.

C'est ainsi que l'on fabrique les chaussures et les semelles imprimées en 3D, et le même principe s'applique à :

• Poignées : poignées et prises ergonomiques.
• Protections : pièces de protection et rembourrages.
• Selles : du confort là où le corps prend appui.
• Wearables : pièces en contact avec le corps.

Le Filaflex 95A convient bien à ces usages, car il est adapté au contact avec la peau et offre 500 % d'allongement.

Le remplissage variable vous offre une large gamme de sensations avec un seul filament, mais le point de départ reste la dureté du matériau. Si votre application demande des zones encore plus souples, vous pouvez appliquer la même technique avec un filament de dureté inférieure. La gamme Filaflex se décline ainsi :

Un matériau comme le Filaflex 70A Ultra-Soft part déjà d'une base beaucoup plus souple. Attention toutefois : les filaments plus souples demandent plus de soin à l'impression, et les réglages de cet article ont été testés avec le 95A.

Le remplissage modifie-t-il la dureté Shore du TPU ?

Non. La dureté Shore du matériau est fixe : le Filaflex 95A est toujours 95A. Ce que le remplissage modifie, c'est la dureté ressentie sur la pièce, car elle dépend de sa structure interne. Avec peu de remplissage, la zone se comporte comme un matériau beaucoup plus souple.

Quel pourcentage de remplissage rend le TPU plus souple ?

Plus il est bas, plus la zone est souple. Dans notre démo avec Filaflex 95A, 7 % donne une zone très souple et 25 % une zone ferme, avec des valeurs intermédiaires de 12 % et 18 %. Combinez-le avec peu de parois pour que la différence se sente.

Est-ce que ça fonctionne avec une imprimante Bowden ?

Le Filaflex 95A est compatible avec les imprimantes Bowden et n'a pas besoin de plateau chauffant, ce qui en fait un bon point de départ pour tester le remplissage variable sur presque n'importe quelle imprimante.

Est-ce valable pour n'importe quel TPU ?

Le principe est général : avec n'importe quel filament flexible, moins de remplissage donne une zone plus souple. Les pourcentages et réglages de cet article ont en revanche été testés avec le Filaflex 95A. Avec un autre matériau, utilisez-les comme repère et faites vos propres essais.

La meilleure façon de comprendre, c'est d'imprimer. Une simple plaque avec quatre zones à 7 %, 12 %, 18 % et 25 % vous montrera en un après-midi comment réagit le matériau et quels pourcentages conviennent à votre projet. Pour ce premier essai, le Filaflex 95A est le flexible le plus facile à imprimer de la gamme.