Bandes horizontales impression 3D : reconnaître le z-banding et trouver sa cause

Z-banding ou décalage de couches : deux défauts qui ne se ressemblent pas

Les parois d'une pièce imprimée sont faites de centaines de couches empilées. Quand tout fonctionne, elles forment une surface lisse et continue. Selon Simplify3D, il suffit qu'une seule couche soit différente des autres pour qu'elle se voie de l'extérieur, sous forme de ligne ou de bourrelet. Quand ces lignes reviennent à intervalle régulier, par exemple une fois toutes les 15 couches dans l'exemple donné par l'éditeur, on parle de z-banding.

Le décalage de couches est un tout autre problème. La documentation Simplify3D rappelle que la plupart des imprimantes fonctionnent en boucle ouverte : elles n'ont aucun retour sur la position réelle de la tête. Si la tête perd sa position, tout le reste de la pièce est imprimé décalé par rapport au début. On voit alors une marche nette, en X ou en Y, souvent unique. Avec le z-banding, la pièce reste alignée et seule la surface ondule. Les remèdes diffèrent, d'où l'intérêt de trancher avant de démonter quoi que ce soit. Pour les décalages francs, le guide décalage de couches détaille toutes les vérifications.

Lire la pièce : trois questions pour orienter le diagnostic

Première question : la pièce est-elle toujours alignée ? Passez l'ongle le long d'une arête. Une marche franche, avec la partie haute qui déborde d'un côté, signe un décalage. Des reliefs fins, sans perte d'alignement, signent des bandes. Deuxième question : les lignes sont-elles régulières ? Mesurez l'écart entre plusieurs bandes au pied à coulisse et comparez-le à la hauteur de couche de votre profil. Un écart qui tombe toujours sur le même nombre de couches oriente vers une cause cyclique.

Troisième question : la bande fait-elle le tour complet de la pièce ? Simplify3D décrit une couche plus large ou plus épaisse que les autres, ce qui laisse une ligne à la même hauteur sur toutes les faces. Des ondulations qui ne touchent qu'une face, juste après les angles, relèvent plutôt des vibrations, traitées dans le guide vibrations et ghosting. Imprimez enfin une pièce de référence simple, un cylindre ou une tour creuse, pour juger la surface sans que la géométrie de votre propre fichier ne brouille la lecture.

Extrusion irrégulière : le filament, premier suspect

Selon Simplify3D, la cause la plus fréquente des lignes sur les parois est la qualité du filament. Si son diamètre n'est pas tenu avec des tolérances serrées, la variation se voit sur les côtés de la pièce. L'éditeur donne un ordre de grandeur parlant : un diamètre qui varie de 5 % le long de la bobine peut faire varier la largeur du plastique extrudé jusqu'à 0,05 mm. Cette couche plus large ressort comme une ligne.

Le test le plus simple consiste à changer de bobine. Réimprimez la même pièce de référence avec un filament d'une autre marque ou d'un autre lot, sans toucher au reste du profil. Si les bandes disparaissent ou changent de place, le filament est en cause. Mesurez aussi le diamètre de la bobine suspecte à plusieurs endroits. D'autres causes de débit irrégulier existent, comme un entraînement qui patine. Si vous voyez aussi des parois maigres ou des trous, le guide sous-extrusion vous aidera à les isoler. Une variation de filament n'a pas de raison de suivre un rythme parfaitement régulier : des bandes espacées de façon identique orientent plutôt vers les deux causes suivantes.

Température de buse qui oscille : le rôle du PID

La plupart des imprimantes régulent la température de l'extrudeur avec un contrôleur PID. Simplify3D explique que, mal réglé, ce contrôleur laisse la température fluctuer dans le temps, et que cette fluctuation est souvent cyclique, en forme de sinusoïde. Plus chaud, le plastique ne s'écoule pas comme plus froid : les couches sortent légèrement différentes et des reliefs apparaissent sur les parois.

Le repère donné par l'éditeur est clair : une imprimante bien réglée doit tenir la température de l'extrudeur à plus ou moins 2 degrés. Surveillez la courbe de température pendant une impression, depuis l'écran de la machine, son interface web ou le panneau de contrôle de votre logiciel. Si elle sort de cette plage, il faut recalibrer le PID. La procédure dépend de la machine et du firmware : suivez les instructions de votre fabricant, comme le recommande Simplify3D. Ce réglage s'inscrit dans les étapes décrites pour calibrer son imprimante. Un indice utile : des bandes d'origine thermique ont souvent des transitions plus douces qu'un défaut mécanique, puisque la température monte et descend progressivement.

Axe Z et plateau : les causes mécaniques

Une fois l'extrusion et la température écartées, Simplify3D oriente vers la mécanique. Un plateau qui vacille ou vibre pendant l'impression fait varier la position de la buse : certaines couches sortent un peu plus épaisses que les autres et forment des bourrelets. Autre cas fréquent : une tige filetée de l'axe Z mal positionnée, à cause d'un jeu mécanique ou de réglages de micro-pas inadaptés au niveau du pilote moteur. Selon l'éditeur, même un petit écart de position du plateau a un fort impact sur la qualité de chaque couche.

À l'atelier, machine éteinte, poussez doucement le plateau : rien ne doit bouger et toutes les fixations doivent être serrées. Observez la tige filetée pendant un mouvement en Z : elle doit tourner sans à-coups ni point dur. Une bande dont l'espacement reste identique d'une impression à l'autre, quelle que soit la bobine chargée, pointe clairement vers cette piste. Pour le jeu, les micro-pas ou le remplacement d'une pièce, fiez-vous à la documentation de votre fabricant plutôt qu'à un réglage générique trouvé sur un forum.

Si c'est bien un décalage : les pistes à suivre

Une marche nette sur la pièce relève d'une autre logique. Simplify3D cite d'abord une tête qui va trop vite : les moteurs n'arrivent plus à suivre, on entend souvent un claquement, et tout ce qui est imprimé ensuite est décalé. L'éditeur conseille de réduire la vitesse d'impression de 50 % pour tester, déplacements à vide compris, et éventuellement de baisser les accélérations dans le firmware si vous êtes à l'aise avec ces réglages.

Si le défaut persiste, la cause est mécanique ou électrique. Une courroie détendue peut patiner sur sa poulie ; trop serrée, elle crée des frottements qui empêchent les moteurs de tourner. La vis sans tête qui fixe une poulie sur l'arbre du moteur peut se desserrer : le moteur tourne, la poulie non. Un courant insuffisant ou des pilotes moteurs qui surchauffent font aussi perdre la position. Toutes ces pistes concernent les axes X et Y, pas l'empilement des couches. Ne retendez donc pas vos courroies pour soigner des bandes régulières tant que le filament, la température et l'axe Z n'ont pas été écartés.

Sources et limites

• Simplify3D — Lines on the Side of Print
• Simplify3D — Layer Shifting (causes mécaniques croisées)

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