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Directives de conception pour l’impression 3D en filament, résine et lit de poudre

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 de CAO / FAO, 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 filament

Bien que l’impression 3D FDM / FFF reste 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 d’impression. Une bonne adhérence du lit est obtenue avec un côté inférieur plat qui a une bonne surface. Disons que nous voulons imprimer une maquette de l’Empire State Building; si nous l’orientons à la verticale, nous avons un joli fond plat sur le lit, alors que si nous le retournons, il n’aura qu’une fine pointe pour coller au lit et tombera sûrement.

Les images grisées sont des exemples de ce qu’il ne faut pas faire.

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Il est important de garder à l’esprit la liaison de 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 plus résistantes dans 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.

orientation de l'objet d'impression 3d filament 2

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 de devoir traiter avec un matériau de support, une source de déchets et des 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.

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couper les objets organiques en deux pour une bonne adhérence

Les surplombs 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 grâce à l’utilisation de filets et de chanfreins (goussets). La partie ci-dessous pourrait être imprimée avec le surplomb de 90 ° en utilisant un matériau de support ou le modèle pourrait être optimisé avec un filet ou un chanfrein pour supprimer le surplomb.

éviter les goussets de chanfreins en surplomb

Les fonctions minces font référence aux fonctions 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 découpage ne génère même pas le parcours d’outil, comme indiqué ci-dessous. Les limites des éléments minces varient selon la technologie d’impression et le matériau.

éviter les traits fins

Conseils

  • Une bonne adhérence du 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 solides.

Impression 3D en résine

La conception de méthodes d’impression 3D à base de résine telles que DLP et SLA est un peu moins contrainte, bien qu’il y ait quelques limitations. L’un des problèmes est la déformation des parois minces ou non soutenues, donc l’ajout de nervures ou de capuchons d’extrémité à des murs étroits peut faire une grande différence.

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Un autre problème est la séparation des grandes couches plates qui peuvent se coincer au fond de la cuve après le séchage. Ce problème est généralement évité en orientant les objets à un angle, ce qui a pour effet secondaire malheureux d’exiger des structures de support, mais c’est la pratique courante avec l’impression SLA / DLP. Heureusement, ces impressions sont isotropes, ce qui signifie que leurs propriétés mécaniques sont les mêmes pour tous les axes, de sorte que les imprimer sous un angle ne nuit pas à leur résistance comme c’est le cas avec les impressions FDM.

impression 3d en résine

En général, les impressions SLA / DLP sont solides. Pour économiser de la matière et rendre les pièces plus légères, les impressions peuvent être creuses. Si vous suivez cette voie, un trou de drainage doit être ajouté, sinon de la résine non durcie sera emprisonnée à l’intérieur de l’objet; les déséquilibres de pression causés par la résine piégée entraîneront des fissures et des bris des impressions.

Conseils

  • 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 de lit de poudre

SLS

Certaines des mêmes directives pour SLA / DLP sont utilisées ici, telles que les murs supportés et nervurés ainsi que l’inclusion de trous d’échappement.

conception-17

SLS est l’une des technologies d’impression 3D les plus indépendantes de la géométrie, car les objets sont supportés par le lit de poudre non frittée, ce qui signifie que les surplombs peuvent être imprimés sans structures de support.

Conseils

  • Les trous doivent avoir au moins 1,5 mm de diamètre.
  • Les détails en relief et gravés ne doivent pas être inférieurs à 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’échappement sont nécessaires.

Conseils

  • Les gros plans plats doivent être évités car ils se déforment généralement.
  • Les trous doivent être d’au moins 1,5 mm pour les pièces minces et de 5 mm pour les trous plus longs.
  • Bien que des murs aussi minces que 0,3 mm soient possibles, il est recommandé de garder les murs d’une épaisseur inférieure à 1 mm.
  • Les pièces mobiles nécessitent un espace de 0,7 mm et les angles vifs seront moins fragiles 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 spécifiques sur votre projet d’impression 3D.

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