Si vous avez déjà utilisé du filament TPU pour imprimante 3D, vous avez peut-être rencontré des problèmes de stringing important ou une mauvaise adhérence entre les couches. Cela est souvent dû à l’humidité absorbée par le filament TPU, notamment lorsqu’il n’est pas conservé dans un contenant ou un emballage hermétique. Voyons donc plus en détail pourquoi cela se produit et comment résoudre ce problème. Bonne lecture !
Qu’est-ce que le TPU ?
En bref, le filament TPU (polyuréthane thermoplastique) est un filament très populaire aussi bien auprès des passionnés que des utilisateurs expérimentés. Il est généralement considéré comme un matériau souple, relativement facile à utiliser et abordable. Il est apprécié pour sa combinaison unique de flexibilité proche du caoutchouc et de facilité de mise en œuvre similaire à celle des plastiques, ce qui le rend adapté à de nombreuses applications.
Cependant, le TPU est également hygroscopique, ce qui signifie qu’il absorbe l’humidité présente dans l’air. Il est important d’en tenir compte, car cela influence non seulement la manière dont le matériau doit être utilisé, mais aussi les conditions de stockage du filament TPU après ouverture.
Si vous souhaitez en savoir plus sur les propriétés du TPU, notamment répondre à des questions comme « Le TPU est-il étanche ? », nous avons déjà publié un article plus détaillé sur ce matériau : Guide du filament TPU.
Propriétés hygroscopiques du TPU
Comme indiqué précédemment, le TPU possède des propriétés hygroscopiques qui le rendent sensible à l’absorption d’humidité. Cela est directement lié à sa structure chimique et constitue une caractéristique intrinsèque de ce matériau.
De manière simplifiée, le TPU peut être considéré comme un matériau composé de segments rigides et de segments souples. Cette structure lui confère à la fois résistance et flexibilité, mais elle comporte également des sites polaires capables d’interagir avec les molécules d’eau.
Vous trouverez ci-dessous une explication plus détaillée des propriétés hygroscopiques du TPU et de leur origine moléculaire.
Liaisons chimiques fortement polaires
Liaison uréthane (-NH-COO-) : il s’agit de l’une des principales liaisons constituant la chaîne polymère du TPU. Elle présente une polarité élevée.
Groupes carbonyle (C=O) et amide (-NH-) : ces groupes sont également fortement polaires et présentent une affinité naturelle avec les molécules d’eau.
Mécanisme de liaison hydrogène
- Les molécules d’eau (H₂O) sont elles aussi fortement polaires.
- Les atomes d’oxygène (O) et d’azote (N) présents dans la chaîne du TPU peuvent former des liaisons hydrogène avec les atomes d’hydrogène (H) des molécules d’eau, ce qui favorise leur rétention dans le matériau.
Comment reconnaître un filament TPU humide ?
Maintenant que vous savez que le TPU peut absorber l’humidité, comment déterminer s’il peut être utilisé directement ou s’il doit être séché avant impression ? Heureusement, plusieurs signes permettent d’identifier un filament humide. Voici trois symptômes courants :
- Des bruits de crépitement ou de claquement provenant du hot-end pendant l’impression.
- La formation de petites bulles dans le filament ou l’apparition de défauts à la surface de la pièce imprimée.
- Un filament humide peut devenir plus collant, plus rigide ou plus cassant, et perdre une partie de sa flexibilité habituelle.
Impression présentant le deuxième symptôme de la liste ci-dessus : petites bulles et défauts de surface. (Source : H3dSprint@Printables)
La résilience du filament TPU gris humide après flexion est nettement inférieure à celle du filament TPU bleu sec.
Le troisième point est particulièrement utile, car il peut être vérifié avant même de lancer l’impression. Prenez le filament TPU en main et observez s’il semble collant, plus rigide que d’habitude ou s’il reprend sa forme anormalement vite après avoir été plié. Le TPU est normalement très flexible et doit pouvoir être fortement courbé sans se casser facilement.
Comment éviter l’humidité et sécher le filament TPU ?
La meilleure façon d’éviter les problèmes liés à l’humidité consiste à stocker correctement vos filaments TPU. Si le filament a déjà absorbé de l’humidité, il est également possible de le sécher.
En règle générale, deux méthodes donnent les résultats les plus fiables tout en préservant les propriétés du filament flexible.
Stockage approprié
- Utilisez des sacs hermétiques résistants à l’humidité, comme des sacs sous vide accompagnés de sachets déshydratants.
- Utilisez des boîtes ou contenants de stockage secs et hermétiques.
Vous pouvez également utiliser des sacs plastiques refermables avec fermeture zip ou ruban adhésif afin d’obtenir une bonne étanchéité. Cependant, ces solutions sont généralement moins pratiques pour une utilisation fréquente et peuvent perdre leur efficacité avec le temps.
Séchage du filament
Si vous pensez que vos filaments TPU ont déjà absorbé de l’humidité, un simple stockage hermétique ne suffira pas à résoudre le problème. Il faudra sécher activement le filament afin d’éliminer l’eau absorbée.
- Idéalement, utilisez un sécheur de filament dédié, qui constitue la méthode la plus fiable. Pour le TPU, une température de séchage d’environ 50 à 60 °C pendant 4 à 6 heures constitue généralement une bonne référence.
- Vous pouvez également utiliser un four domestique dans certains cas, mais cette méthode demande davantage de précautions, car la régulation de température peut être moins précise. Il faut donc rester particulièrement vigilant afin d’éviter toute surchauffe ou déformation du filament.
Si vous imprimez régulièrement chez vous, investir dans un sécheur de filament peut être intéressant. Ces appareils sont aujourd’hui de plus en plus accessibles et peuvent permettre d’économiser du temps et du filament sur le long terme.
Si vous préférez éviter cet achat, certains ateliers d’impression 3D ou makerspaces disposent parfois de sécheurs que vous pouvez utiliser gratuitement ou moyennant une petite participation. Cela peut être une bonne manière de tester ce type d’équipement tout en rencontrant d’autres passionnés d’impression 3D.
Pour davantage de conseils sur le stockage et le séchage des filaments, consultez : Comment sécher et stocker le filament pour imprimante 3D.
Conclusion
En résumé, le TPU est un filament pour imprimante 3D à la fois résistant et flexible. Son principal inconvénient réside dans ses propriétés hygroscopiques, qui le rendent sensible à l’absorption d’humidité et peuvent rapidement dégrader la qualité d’une impression.
En apprenant à reconnaître les signes d’un filament humide et en adoptant de bonnes pratiques de stockage, ce problème devient beaucoup plus facile à gérer. Si votre filament a déjà absorbé de l’humidité, l’utilisation d’un sécheur de filament reste l’une des solutions les plus fiables pour retrouver de bonnes performances d’impression. Un peu d’entretien préventif permettra de garder votre TPU prêt pour vos prochains projets.