Avant qu’une pièce ne soit imprimée en 3D, elle doit d’abord être conçue. La conception de modèles 3D se fait dans un logiciel CAD/CAM, et lors de la conception d’une pièce, il est important de prendre en compte les limites de la technologie d’impression 3D qui sera utilisée pour produire la pièce. S’il est généralement vrai que l’impression 3D peut fabriquer n’importe quelle géométrie, il est également vrai que la plupart des géométries peuvent être optimisées pour une impression plus efficace. Examinons comment.
Impression 3D de filaments
Bien que l’impression 3D FDM / FFF soit toujours la forme d’impression 3D la plus accessible, elle présente cependant plus de limitations de conception que la plupart des autres technologies d’impression 3D. Les considérations les plus importantes sont l’adhérence du lit, les surplombs, les éléments minces et la liaison des couches.
Les impressions FDM reposent sur l’adhérence du lit pour maintenir les objets en place pendant leur impression. La buse hotend applique un peu de force latérale sur l’objet lorsqu’elle pose du plastique dessus et s’il y a une mauvaise adhérence du lit, l’objet peut tomber ou glisser, entraînant un échec de l’impression. Une bonne adhérence au lit est obtenue avec un côté inférieur plat qui a une bonne surface. Disons que nous voulons imprimer un modèle de l’Empire State Building ; si on l’oriente debout, on a un joli fond plat sur le lit, alors que si on le retourne à l’envers, il n’aura qu’une pointe fine pour coller au lit et tombera sûrement.
Les images grisées sont des exemples de ce qu’il ne faut pas faire.
Il est important de garder à l’esprit la liaison par couches car elle nous aide à orienter et à concevoir des modèles pour les rendre aussi solides que possible. L’axe Z sera l’axe le plus faible pour les impressions FDM car c’est là que les couches se lient. Les impressions FDM sont les plus résistantes sur les axes X et Y, car des brins continus de matériau sont déposés dans ces directions. Parfois, une pièce peut être orientée pour augmenter la résistance, mais cela peut nécessiter l’utilisation de structures de support sur les surplombs, et vice versa. Il est donc important de penser à l’orientation lors de la conception de pièces qui doivent être solides. Le support ci-dessous sera beaucoup plus solide s’il est imprimé à plat plutôt que debout.
Si un objet n’a pas de côtés plats (comme la plupart des formes organiques et celle illustrée ci-dessous), des piliers de support peuvent être utilisés pour connecter l’objet au lit et le maintenir en place. Alternativement, les modèles organiques/irréguliers peuvent être coupés en deux pour créer deux objets qui ont chacun une base plate ; les deux pièces sont ensuite assemblées après impression. Certains utilisateurs préfèrent avoir un seul joint plutôt que d’avoir à traiter avec du matériau de support, source de déchets et de finitions de surface imparfaites. Les grandes pièces plates sont plus sujettes à la déformation, donc si elles n’ont pas de fond plat, c’est généralement une bonne idée de les couper pour créer des surfaces planes.
Les porte-à-faux font référence à des angles supérieurs à ~50 ° car chaque couche de matériau déposé est maintenue par la couche précédente. Les surplombs peuvent être éliminés à l’aide de filets et de chanfreins (goussets). La partie ci-dessous peut être imprimée avec le porte-à-faux à 90 ° à l’aide d’un matériau de support ou le modèle peut être optimisé avec un filet ou un chanfrein pour supprimer le surplomb.
Les caractéristiques minces font référence aux caractéristiques qui sont trop minces pour être fabriquées par le matériel de l’imprimante. Si un objet a un mur de 0,2 mm de large et que le diamètre de la buse de l’imprimante est de 0,4 mm, l’imprimante ne peut pas produire ce mur. Le logiciel de tranchage ne générera même pas le parcours d’outil, comme indiqué ci-dessous. Les limites des éléments fins varient selon la technologie d’impression et le matériau.
Des astuces
- Une bonne adhérence au lit est obtenue avec un côté inférieur plat qui a une bonne surface.
- Si un objet n’a pas de côtés plats, des piliers de support peuvent être utilisés pour connecter l’objet au lit et le maintenir en place.
- Certains modèles peuvent être coupés en deux pour créer deux objets qui ont chacun une base plate ; les deux pièces sont ensuite assemblées après impression.
- Les surplombs peuvent être éliminés grâce à l’utilisation de filets et de chanfreins (goussets)
- Pensez à l’orientation et à la direction d’impression lors de la conception de pièces qui doivent être résistantes.
Impression 3D en résine
La conception pour les méthodes d’impression 3D à base de résine telles que DLP et SLA est un peu moins contrainte, bien qu’il existe quelques limitations. L’un des problèmes est le gauchissement des murs minces ou non soutenus, donc l’ajout de nervures ou d’embouts sur des murs étroits peut faire une grande différence.
Une autre préoccupation est la séparation des grandes couches plates qui peuvent se coller au fond de la cuve après le durcissement. Ce problème est généralement évité en orientant les objets selon un angle, ce qui a pour effet secondaire malheureux de nécessiter des structures de support, mais c’est la pratique standard avec l’impression SLA/DLP. Heureusement, ces impressions sont isotropes, ce qui signifie que leurs propriétés mécaniques sont les mêmes pour chaque axe, donc les imprimer sous un angle ne nuit pas à leur résistance comme c’est le cas avec les impressions FDM.
En règle générale, les impressions SLA/DLP sont solides. Pour économiser de la matière et alléger les pièces, les impressions peuvent être creuses. Si vous suivez cette voie, un trou de drainage doit être ajouté, sinon de la résine non durcie sera piégée à l’intérieur de l’objet ; les déséquilibres de pression causés par la résine emprisonnée provoqueront des fissures et des cassures sur les impressions.
Des astuces
- Ajoutez des nervures ou des embouts aux murs étroits.
- Positionnez les objets selon un angle.
- Si vous imprimez une pièce creuse, ajoutez un drain.
Impression 3D sur lit de poudre
SLS
Certaines des mêmes directives pour SLA/DLP sont utilisées ici, telles que les murs soutenus et nervurés ainsi que l’inclusion de trous d’évacuation.
SLS est l’une des technologies d’impression 3D les plus indépendantes de la géométrie, car les objets sont soutenus par le lit de poudre non frittée, ce qui signifie que les surplombs peuvent être imprimés sans structures de support.
Des astuces
- Les trous doivent avoir un diamètre d’au moins 1,5 mm.
- Les détails en relief et gravés ne doivent pas descendre en dessous de 1 mm.
MJF
Presque toutes les mêmes directives de conception de SLS s’appliquent ici. Les pièces peuvent être creuses et même avoir des structures internes en treillis, mais des trous d’évacuation sont nécessaires.
Des astuces
- Les grands plans plats doivent être évités car ils se déforment généralement.
- Les trous doivent mesurer au moins 1,5 mm pour les pièces minces et 5 mm pour les trous plus longs.
- Bien que des murs aussi minces que 0,3 mm soient possibles, il est recommandé de ne pas faire de murs plus minces que 1 mm.
- Les pièces mobiles ont besoin d’un écart de 0,7 mm et les angles vifs seront moins cassants si un rayon de 0,25 mm est ajouté.
Suivez ces directives de conception et vous économiserez du temps, du matériel et de la frustration. Contactez-nous pour des conseils plus précis sur votre projet d’impression 3D.
Histoire connexe
