Test filament HIPS

[electroremy]

Bonjour,

Je viens d’imprimer une série de pièces en HIPS, voici un comparatif avec d’autres pièces imprimées en ABS et parfois en PLA et en SLA

Sommaire du test :

1. Introduction – Matériel et filaments utilisés

2. Test mécanique – Le poids

3. Test mécanique – Flexion

4. Test mécanique – Rupture à la traction dans le sens du fil

5. Test mécanique – Rupture à la traction sur l’axe Z

6. Test mécanique – Rupture à la torsion, axe de rotation Z

7. Conclusion des tests mécaniques

8. Géomètrie – Respect des dimensions du modèle

9. Géomètrie – Un brim est nécessaire

10. Géomètrie – Des déformations sur les pièces en HIPS

11. Esthétique – Etat de surface

12. Esthétique – Figurines et possibilité de smoothing

13. Esthétique – Impact de la hauteur de couche

14. Esthétique – Marquage indélébile bicolore avec un seul extrudeur

15. Esthétique – Lithophanie

16. Conclusion

 

NB : je ne trouve pas comment rendre mon sommaire "fonctionnel" avec des liens comme on le ferais dans une page HTML

 

1. Introduction - Matériel et filaments utilisés

L’imprimante utilisée est une Prusa I3 MK2s original placée dans un caisson isolant (la température se stabilise entre 40°C et 50°C)

J’ai l’habitude d’imprimer en ABS et j’ai pu trouver les bons paramètres pour obtenir des pièces correctes ; en revanche, c’est la première fois que j’imprime en HIPS et j’ai laissé les paramètres par défaut proposés par Prusa Slicer pour le HIPS (hormis la température que j’ai adaptée selon le fournisseur des filaments). Aussi, les défauts qui existent sur certaines pièces réalisées en HIPS sont probablement dus en partie aux paramètres.

Les filaments utilisés :

-          Le PLA gris de marque Prusa fourni avec la Prusa I3 MK2s

-          Les filaments ABS de chez Grossiste 3D, achetés en 2018, couleurs blanc crème, rouge, bleu et noir

-          Du filament HIPS blanc de chez FreeSculpt, acheté en 2018, jamais ouvert :

-          Du filament HIPS noir de chez SMARTFIL, acheté en 2022 :

 

Remarques :

-          j’ai commencé les tests avant d’avoir reçu le HIPS noir. Donc certains tests ne sont faits qu’avec le blanc.

-          je ne publie pas les tests dans l’ordre ou je les ai faits, car j’ai organisé ce message avec un sommaire.

 

Le gag : après avoir déballé la bobine de HIPS blanc, je m’aperçois que les flasques n’ont pas le même diamètre interne de chaque côté :

  

Il faut improviser un axe adapté :

   

 

La bobine repose d'un côté sur la pièce hexagonale, et de l'autre sur les rondelles moyennes prises en sandwich entre deux grandes rondelles. Le tube cuivre ne sert qu'à compenser la hauteur pour qu'une fois dans les encoches de mon support de bobine en bois, il soit de niveau. C'est un bricolage fait à l'arrach' le soir où il n'était donc pas possible de faire du bruit avec de l'outillage pour fabriquer un axe digne de ce nom  

Maintenant, les tests !

 

2. Test mécanique – Le poids

Mes pièces en HIPS (6.12g) sont un peu plus légères que celles en ABS (6.32g), ci-dessous pièces noires en ABS et blanches en HIPS :

 

Ces pièces sont des éprouvettes qui serviront pour les tests en flexion et en rupture à la traction dans le sens du fil.

 

3. Test mécanique – Flexion

Mes pièces en ABS (noir) résistent plus à la flexion que mes pièces en HIPS (blanc) :

 

 

4. Test mécanique – Rupture à la traction dans le sens du fil

Le test se fait dans le sens de la longueur (plan XY), donc dans le sens des fibres (on ne teste donc pas ici la résistance de la fusion entre les couches).

Mes éprouvettes ont une section trop importante il faut beaucoup de poids !

Mes pièces en ABS (noir) résistent plus à la traction que mes pièces en HIPS (blanc).

Rupture de la pièce en ABS avec 71,4kg

Rupture de la pièce en HIPS avec 42,6kg

La rupture a le même aspect (ABS en noir, HIPS en blanc) :

  

 

5. Test mécanique – Rupture à la traction sur l’axe Z

Il faut imprimer des éprouvettes adaptées ; j’ai choisi de faire un cylindre avec taraudage aux deux extrémités, la partie centrale est un cylindre creux :

La partie rouge à droite, où j'ai retiré les triangles de la partie extérieure, permettent de voir l'intérieur de l'éprouvette ; la rupture se fera au centre

Ces éprouvettes serviront pour deux tests : traction selon Z et torsion autour de Z.

 

J’ai réalisés ces éprouvettes en deux version pour chaque matière : avec smoothing et sans smoothing.

Le smoothing des éprouvettes en ABS a été fait à la vapeur d’acétone à froid

Le smoothing des éprouvettes en HIPS a été fait par trempage 20 secondes dans du D-Limonène

Après smoothing, les pièces ont été séchées 3 jours avant d’être testées.

 

De gauche à droite sur la photo :

-          Deux pièces en ABS rouge

-          Deux pièces en ABS rouge smoothées à l’acétone

-          Deux pièces en HIPS blanc

-          Deux pièces en HIPS blanc smoothées au D-limonène

-          Deux pièces en HIPS noir

-          Deux pièces en HIPS noir smoothées au D-limonène

Les marques que l’on peut voir sur les pièces en HIPS smoothées ont été laissées par le fil de fer qui a servit à les tenir pendant le séchage.

 

Voilà le matériel de test :

 

(comment ça, c’est bourrin ?)

 

Les résultats :

-          ABS : 41 kg

-          ABS smoothé : 39,5 kg

-          HIPS blanc : 25 kg

-          HIPS blanc smoothé : 16,5kg

-          HIPS noir : 20 kg

-          HIPS noir smoothé : 13,5kg

 

Vue des pièces après rupture :

 

6. Test mécanique – Rupture à la torsion, axe de rotation Z

Il a fallu bricoler pour appliquer uniquement un effort de torsion aux pièces :

  

Les résultats :

-          ABS : 4,2

-          ABS smoothé : 4,2

-          HIPS blanc : 2

-          HIPS blanc smoothé : 1,6

-          HIPS noir : 1,4

-          HIPS noir smoothé : 1,2

Vue des pièces après rupture :

 

7. Conclusion des tests mécaniques

Pour un poids quasi-identique, l’ABS est plus solide, et le smoothing à la vapeur d’acétone à froid n’a presque pas d’impact. Le HIPS est plus fragile, et le smoothing au D-limonène le fragilise.

Ces tests ne valent pas de vrais tests en laboratoire, plus précis.

Etant donné que j’ai plus d’expérience avec l’ABS qu’avec le HIPS, ces tests sont peut-être biaisés en faveur de l’ABS.

 

8. Géométrie – Respect des dimensions du modèle

Contrairement au PLA , les pièces en HIPS, après impression, sont un peu plus petites. De ce point de vue, le HIPS se comporte comme l’ABS.

Voici des mesures dimensionnelles au pied à coulisse :

PLA : X 91.48 - Y 40.38 - Z 40

ABS : X 91.18 - Y 40.20 - Z 40

HIPS : X 91.12 - Y 40.20 - Z 40

Il est logique que la côte en Z soit respectée partout, car au fur et à mesure de l’impression la buse dépose toujours le filament à la bonne hauteur, ce qui compense les variations éventuelles de hauteur des couches précédentes. En Z, on a la rétraction uniquement liée à la différence de température entre l'enceinte et la température ambiante, qui est plus faible que la rétraction en X/Y liée à la différence de température entre la buse et la température ambiante.

Ci-dessous, pièce en PLA en gris, en ABS en bleu, en HIPS en blanc, toutes imprimées avec 0.20mm par couche.

 

9. Géomètrie – Un brim est nécessaire

Le HIPS adhère plus faiblement au bed en PEI que l’ABS.

Le brim est nécessaire pour les pièces en ABS et en HIPS sinon elles se décollent lors de l’impression et se cintrent

Il faut aussi bien nettoyer le bed si nécessaire (avec un peu d’eau et de liquide vaisselle, puis après rinçage à l’eau et séchage, un léger coup de chiffon à l’acétone)

Les pièces en HIPS se décollent facilement après impression (pas besoin de « languette » pour faciliter le retrait)

 

10. Géomètrie – Des déformations sur les pièces en HIPS

Grâce au brim et à mon caisson, j’arrive à imprimer en ABS sans déformation. Mais pas avec le HIPS ; il y a des déformations, et elles persistent après impression en partie basse (près du bed) :

Pièce bleue en ABS, pièce blanche en HIPS, on voit la déformation sur la pièce en HIPS :

Sur les brides (pièces noires en ABS, pièces blanches en HIPS) on constate cette déformation, le bord des pièces en HIPS est courbe au lieu d’être vertical :

Egalement des déformations sur ce flacon en HIPS (le même flacon, en ABS, n’a pas de déformation) - les flacons ont été imprimés dans l'autre sens, c'est à dire que les faces supérieurs que l'on voit étaient, lors de l'impression, en contact avec le bed :

C’est bizarre… le HIPS était censé s’imprimer plus facilement que l’ABS. J’ai probablement des soucis avec mes paramètres (mais le HIPS est censé s’imprimer justement comme l’ABS). Ou alors mes filaments HIPS ont été optimisés pour servir de support soluble et pas pour faire des pièces.

 

11. Esthétique – Etat de surface

L’état de surface des pièces en HIPS parait plus lisse.

Les pièces en HIPS sortent mates de l’impression, cela renforce encore l’aspect lisse.

 

J’ai pu faire des photos avec un microscope Andonstar, très utile pour manipuler des composants électroniques de plus en plus petits. Ce microscope m’a permis de retrouver facilement la résolution d’impression d’une pièce :

Alors, voici ce que ça donne en comparant les pièces ; sur les photos ci-dessous :

ABS en bleu / HIPS en blanc – vue sur la hauteur :

PLA en gris / HIPS en blanc – vue sur la hauteur :

La pièce en HIPS est peu plus lisse, en quelque sorte les couches sont un peu mieux fusionnées.

 

12. Esthétique – Figurines et possibilité de smoothing

J’ai imprimé des figurines.

De gauche à droite, sur la photo :

-          Gris clair, impression SLA (Anycubic Photon S)

-          Gris, PLA Prusa

-          Blanc crème : ABS

-          Blanc crème : ABS acétone smoothing

-          Noir : HIPS

-          Noir : HIPS avec smoothing par trempage dans du D-limonène

-          Blanc froid : HIPS

-          Blanc froid (au milieu): HIPS avec tentative de smoothing à l’acétone, après des heures, et même par trempage, juste un léger brillant

-          Blanc froid : HIPS ave smoothing par trempage dans du D-limonène

 

Le smoothing du HIPS (en tout cas des deux filaments que j’ai testé) ne fonctionne pas à l’acétone, même par trempage. D’après le site de Prusa le HIPS aurait dû au contraire réagir très rapidement à l’acétone : https://help.prusa3d.com/article/hips_167118 ; mais d’après ce forum, certains HIPS réagiraient avec l’acétone et d’autres pas : https://forum.lulzbot.com/t/hips-acetone-smoothing-spots/1823/7

 

Le smoothing par trempage dans du D-limonène du HIPS : ça fonctionne mais :

-          Il faut être rapide, trempage entre 10 et 30 secondes

-          C’est moins précis que le smoothing de l’ABS à l’acétone

-          On voit que la pièce en HIPS noir a des traces blanches après smoothing

-          De plus, pour mes éprouvettes, le smoothing du HIPS par trempage a bouffé les taraudages internes (car le D-limonène qui est « huileux » est resté accroché plus longtemps à l’intérieur, malgré un égouttage)

-          La pièce reste collante pendant une à deux heures, le séchage doit se faire hors poussières - ou alors profitez-en pour coller des paillettes sur une figurine  

-          Après un ou deux jours de séchage, l’odeur résiduelle de citron est assez faible.

 

Evidemment, la pièce imprimée en SLA est la plus précise.

Ensuite, ma préférée, est celle en ABS après smoothing à l’acétone.

Cependant, je trouve le rendu noir mat de la pièce en HIPS très intéressant. Ce noir mat est utile notamment pour faire des pièces pour la photo ou l’astronomie (pare-soleils, adaptateurs d’objectifs, …)

 

Voici une photo plus détaillée avec les pièces « lisses », de gauche à droite :

-          Gris clair, impression SLA (Anycubic Photon S)

-          Blanc crème : ABS acétone smoothing

-          Blanc froid : HIPS ave smoothing par trempage dans du D-limonène

-          Noir : HIPS avec smoothing par trempage dans du D-limonène

 

 

Voici une photo plus détaillée avec les pièces « brutes », de gauche à droite :

-          Gris, PLA Prusa (0.15mm par couche)

-          Rouge : ABS (0.20mm par couche)

-          Blanc froid : HIPS (0.20mm par couche)

-          Noir : HIPS (0.20mm par couche)

 

Parlons des pièces « brutes », donc sans smoothing. Le HIPS est plus lisse.

Ci-dessous : 0.10mm par couche, ABS en blanc chaud à gauche, HIPS en blanc froid à droite :

Bref, la figurine rend mieux en HIPS, c’est plus lisse et les défauts sont moins prononcés.

 

13. Esthétique – Impact de la hauteur de couche

J’ai remarqué que le rapport entre la hauteur de la couche et le diamètre de la buse a un impact sur les défauts des pièces.

J’ai imprimé mes pièces avec une buse standard de 0.40mm ; la hauteur de couche doit être comprise entre 0,25 et 0,75 fois le diamètre de la buse, ce qui donne pour la buse de 0.40mm une hauteur de couche comprise entre 0.10mm et 0.30mm.

La valeur « centrale » de 0.20mm donne moins de défauts pour les parties imprimées en porte-à-faux (ici, le cou du chien) ; ci-dessous, deux pièces en ABS, en rouge 0.20mm par couche et en blanc 0.10mm par couche, buse de 0.40mm pour les deux

 

14. Esthétique – Marquage indélébile bicolore avec un seul extrudeur

C’est la fameuse technique utilisée pour faire des faces avant expliquée dans ce post : https://www.lesimprimantes3d.fr/forum/topic/35756-marquage-ind%C3%A9l%C3%A9bile-2-couleurs-sur-le-fond-dun-objet-avec-un-extrudeur/

ATTENTION : comme le HIPS se décolle facilement, surtout lorsque le bed se refroidit, il faut, après impression de la couche de texte noire, maintenir le bed chaud, le temps de changer le filament.

Sur chaque photo :

- en haut, en blanc crème ABS avec lettrage en ABS noir

- en bas, en blanc froid, HIPS avec lettrage en HIPS noir

ci-dessous autre angle, pour mettre en évidence les reflets :

Dans les deux cas :

-          Texte imprimé en noir avec une seule couche de 0.15mm

-          Fond imprimé en blanc avec une première couche de 0.20mm, remplissage 100%

(le texte imprimé avec une seule couche de 0.20mm donne de moins bons résultats)

 

La pièce en HIPS est plus lisse (on voit moins les raccords entre boudins de filaments, et on le sent moins en passant un ongle sur la surface)

La pièce en HIPS montre un reflet à la lumière comme la pièce en ABS (la face que l’on voit est celle en contact avec le bed de l’imprimante)

Les deux pièces ont des bavures sur le texte en noir.

Sur la pièce en HIPS, certaines lettres ont des petits manques ; du coup la pièce en HIPS est un peu moins bonne que la pièce en ABS.

 

15. Esthétique – Lithophanie

Je pensais que le HIPS rendrait mieux pour les lithophanies.

Ce n’est pas le cas, c’est dommage.

A gauche, en ABS blanc crème, après léger ponçage interne suivit d’un smoothing, et à droite en HIPS blanc brut :

  

Le HIPS est certainement handicapé par l’absence de post-traitement… mais la lithophanie est trop grosse pour que je lui fasse un smoothing par trempage dans le D-limonène.

 

16. Conclusion

Voilà c’est terminé !

Je suis un peu déçu, j’ai lu sur d’autres sites et forums que le HIPS avait des avantages par rapport à l’ABS mais je ne les ai pas retrouvés, l’ABS me semble meilleur. Attention, cette conclusion est certainement biaisée par le fait que j’ai beaucoup plus d’expérience avec l’ABS qu’avec le HIPS.

Peut-être que mes filaments HIPS ont été optimisés uniquement pour servir de support… mais ce n’est pas le cas du HIPS noir vendu pour faire « de vraies pièces » (le HIPS blanc que j’avais acheté en 2018 était lui présenté sur le site de vente comme matériaux pour supports solubles)

Néanmoins, le noir mat du HIPS me sera utile pour imprimer des pièces accessoires pour la photo, ou plus généralement pour avoir des pièces noires mat « discrètes », par exemple, des supports pour exposer des objets dans une vitrine.

Car avec l’ABS, je n’arrive pas à avoir du rendu mat ; en particulier, je cherche une méthode (hors peinture) pour, après acétone smoothing, rendre l’ABS mat ou satiné.

 

Qu’en pensez-vous ?

Si vous avez déjà imprimé du HIPS, quels paramètres utilisez-vous pour ne pas avoir de déformations comme moi ?

 

A bientôt !

 

Modifié (le) Aout 24, 2022 par electroremy

[methylene67]

Tu es un grand malade . Plus sérieusement je pensais qu’après « «smoothing » la résistance à la traction notamment serait supérieure, ce que tes test contredisent. Je pensais qu’un léger smoothing améliorait la fusion des couches. Comme quoi !

Par ailleurs comme tu l’as dit, tes paramètres d’impressions ne sont peut être pas les meilleurs pour le Hips. En général en chauffant moins on obtient plus de brillance, par contre en chauffant plus (dans la limite du raisonnable) on obtient des pièces plus résistantes aux efforts avec une meilleure cohésion des couches.

Ensuite la quantité et le type de pigment dans tes matériaux changent également la constitution de ces derniers, par conséquent comparer des filaments de couleurs différentes biaise je pense aussi un peu le test, même si les résultats restent exploitables.

[divers]

Félicitations pour la qualité de ton test et du compte-rendu.

[JMP40]

Bonsoir 

bravo pour ces tests et ce compte rendu. C’est très intéressant. Je n’ai jamais imprimé de l’ABS et encore moins du HIPS que je ne connaissais même pas et c’est très instructif. 
Chapeau bas.

JM

[electroremy]

Il y a 2 heures, methylene67 a dit :

Plus sérieusement je pensais qu’après « «smoothing » la résistance à la traction notamment serait supérieure, ce que tes test contredisent. Je pensais qu’un léger smoothing améliorait la fusion des couches. Comme quoi !

Alors je pensais la même chose ! Et en effet, j'avais lu sur un site en anglais, que le smoothing de l'ABS le rendait plus solide dans le sens de la fusion des couches mais un peu plus fragile dans le sens normal.

Je pense avoir deux explications concernant mes tests sur l'ABS:

- d'abord le smoothing ABS que j'ai réalisé est "modérée", c'est à dire que je l'ai arrêté avant que les pièces ne commence à fondre et à perdre en détail. Autrement dit, le smoothing de l'ABS s'est limité à la surface de la pièce.

- ensuite, depuis que j'ai mon imprimante, je n'ai fait que des pièces en ABS (sauf au début ou j'ai testé l'imprimante avec le rouleau de PLA fourni avec). J'ai donc passé beaucoup de temps à customiser mon imprimante avec une enclosure, puis ajuster les paramètres d'impression, puis enfin mettre au point une chambre de smoothing "homogène" pour avoir les meilleurs résultats possibles en ABS. Je n'ai quasiment plus de défauts sur mes pièces imprimées en ABS, du coup le smoothing n'aurait, en quelque sorte, pas de défaut à rattraper.

Pour le HIPS, le D-limonène est avant tout "conçu" pour dissoudre le HIPS. Le smoothing du HIPS avec le D-limonène est, en quelque sorte, possible sans être conçu pour. Du coup il semble logique que les pièces en HIPS lissées au D-limonène soient plus fragiles. De plus, le smoothing au D-limonène se fait par trempage rapide et le D-limonène est "huileux", ce qui implique qu'il a tendance à rester bloqué dans les parties creuses après égouttage. Conséquence : après égouttage, la pièce en HIPS se fait attaquer plus longtemps dans les parties creuses, ce qui la fragilise. La preuve : mes éprouvettes taraudées en HIPS ont perdu leur taraudage après lissage... j'ai du les tarauder mécaniquement avant de pouvoir les fixer.

 

Citation

Par ailleurs comme tu l’as dit, tes paramètres d’impressions ne sont peut être pas les meilleurs pour le Hips. En général en chauffant moins on obtient plus de brillance, par contre en chauffant plus (dans la limite du raisonnable) on obtient des pièces plus résistantes aux efforts avec une meilleure cohésion des couches.

Ensuite la quantité et le type de pigment dans tes matériaux changent également la constitution de ces derniers, par conséquent comparer des filaments de couleurs différentes biaise je pense aussi un peu le test, même si les résultats restent exploitables.

Oui, je trouve dommage d'avoir eu des déformations sur mes pièces en HIPS, alors que je n'en ai pas sur mes pièces en ABS.

Je crois que @ixi ou @Titouvol ont plus l'habitude d'imprimer des pièces en HIPS et pourront me dire quels paramètres modifier.

Peut-être que je doit imprimer sans l'enclosure ?

Peut-être qu'avec les bons paramètres je pourrais avoir des lithophanies bien plus jolies, ou au moins des pièces en HIPS sans déformation.

Je vais continuer à imprimer en ABS, sauf pour les pièces "photo" ou "support vitrine" pour lesquelles le noir mat du HIPS est très intéressant.

Il y a 2 heures, divers a dit :

Félicitations pour la qualité de ton test et du compte-rendu.

Merci !

J'aurais aimé faire un sommaire "clicable" (il faudrait que je fasse les liens pointant vers l'intérieur de mon message, en gros des A HREF avec des balises dièse)

Sinon, par rapport au sujet précédent où on avait déjà discuté du HIPS, il y a un oubli dans mon test : la fameuse question de la compatibilité alimentaire après lissage au D-limonène... mais je viens de penser à un truc : la compatibilité alimentaire pourrait aussi dépendre de la durée de contact avec la nourriture :

- un récipient qui contient de la nourriture (ou des médicaments) de façon prolongée doit avoir une bonne compatibilité alimentaire

- en revanche, un emporte pièce pour biscuit ou beignet ne va être en contact avec la pâte seulement une ou deux secondes; si la pièce est bien smoothée et bien propre, je pense qu'il n'y aurait pas de risque à ce qu'elle soit en ABS 

A bientôt