Guide de Design
- Impression 3D -

PRINCIPES DE L’IMPRESSION 3D

Par impression 3D, nous entendons les processus à partir desquels la construction physique d’un design 3D peut être réalisée à travers la technique de fabrication additive.

Au contraire de l’usinage CNC, où la pièce est obtenue par la soustraction de matière d’un bloc initial, dans la fabrication additive, la géométrie est obtenue par la solidification couche par couche de la matière initiale.

Traditionnellement, cette technique est plus courante et utilisée pour les matériaux plastiques, bien que le métal et d’autres matériaux fassent progressivement leur apparition.

AVANTAGES DE L’IMPRESSION 3D

Délais de livraison rapides

Les pièces sont généralement expédiées en 5 jours, ce qui permet d’accélérer les itérations de design et la rapidité de mise sur le marché.

Géométries complexes

Pratiquement n’importe quelle géométrie, même la plus complexe, peut être construite sans les limitations d’autres systèmes de production.

Coût

Comme il s’agit d’une technologie facile à produire, les coûts d’obtention des pièces sont généralement inférieurs à ceux de toute autre technologie, ce qui en fait le choix idéal pour les pré-prototypes et les tests rapides de produits.

Scalabilité

Avec l’impression 3D Proto&Go!, une seule pièce peut être produit aussi facilement que des dizaines de pièces de production, sans qu’il soit nécessaire d’investir dans des outillage ou des moules.

Durabilité

L’impression 3D peut offrir une résistance élevée aux chocs, une flexibilité moyenne et une grande résistance aux facteurs environnementaux.

TECHNOLOGIES D’IMPRESSION 3D

MJF – Multijet Fusion de HP

Il s’agit de la technologie d’impression de qualité industrielle la plus récente et la plus avancée. C’est pour cette raison que le MTF a été choisi par Proto&Go! pour la réalisation de vos projets.

Cette machine a été mise au point par la société HP pour obtenir tant des prototypes que des séries de pièces dans des matériaux tels que le Nylon – PA12 – ou le TPU flexible, entre autres.

Il faut souligner la rapidité de fabrication et la résistance des pièces obtenues, car on peut obtenir des pièces 100% fonctionnelles en quelques jours et avec une haute résolution.

SLS – Selective Laser Sintering

Il s’agit d’une technologie bien établie qui permet d’obtenir des pièces en nylon, en polypropylène ou dans d’autres matériaux à partir de la fusion de matériaux en poudre par application de chaleur à l’aide d’un laser à point unique.

La SLS est une technologie pré-MJF présentant des caractéristiques similaires, mais sans certains de ses avantages, comme l’isotropie des matériaux et le temps de fabrication.

SLA - Stéréolithographie

La stéréolithographie appartient à une famille de technologies de fabrication additive connues sous le nom de photopolymérisation ou couramment, d’impression 3D en résine. Cette technique a pour principe l’utilisation d’une source lumineuse (un laser) pour polymériser la résine liquide pour la transformer en plastique solide. Les pièces réalisées par SLA offrent la plus haute résolution et précision, les détails les plus nets et la finition de surface la plus lisse de toutes les technologies d’impression 3D, ce qui en fait la technologie idéale pour les pièces esthétiques En revanche, ils présentent un inconvénient, à savoir que le matériau est photosensible, les pièces obtenues ne résistent pas au passage du temps ni à l’exposition à la lumière ambiante et sont généralement fragiles pour les sections qui ne sont pas très élevées. Par conséquent, chez Proto&Go! on préfère recourir à l’usinage CNC de l’ABS pour obtenir des pièces d’une grande esthétique telles que des boîtiers ou des carénages.

FDM - Fused Deposition Modelling

Cette technique est souvent considérée comme la méthode existante la plus simple. La technologie FDM (Fused Deposition Modelling) se compose de 3 éléments principaux : un lit/plaque d’impression sur lequel la pièce est imprimée ; une bobine de filament qui sert de matériau d’impression ; et une extrudeuse. En quelques mots, le filament est fondu par l’extrudeuse de l’imprimante 3D, qui dépose le matériau avec précision couche par couche sur le lit d’impression.
Les matériaux les plus courants pour ce type d’impression sont, entre autres, l’ABS et le PLA.
Le grand avantage de cette technique est sa simplicité et son économie, ce qui en fait la technologie la plus courante dans le secteur domestique.

Comparaison de technologies
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PROCESSUS - FUSION MULTIJET (MJF)

Le processus commence par une tête de revêtement qui dépose une couche très fine (normalement 0,08 mm) du matériau en poudre, PA12 ou TPU, sur la plate-forme de construction. Après le dépôt d’une première couche, une seconde tête mobile applique sur la géométrie de la pièce les agents qui délimiteront la zone à sintériser par un fusor qui intègre la tête.

Lorsque toute la section transversale a été scannée, la plate-forme de construction, descend une épaisseur de couche en hauteur. La poudre non sintérisée reste en place pour soutenir les couches suivantes, ce qui élimine le besoin de structures de soutien.

La tête de revêtement dépose une nouvelle couche de poudre sur la couche précédente, déjà sintérisée et la tête avec les agents et le fusor effectue un nouveau passage pour sintériser la nouvelle section sur les sections précédemment solidifiées. Ce processus est répété jusqu’à ce que toutes les pièces soient complètement fabriquées.

Le résultat est un récipient rempli de poudre et de pièces solidifiées qu’il faut laisser refroidir pendant 24 heures avant de les retirer.

CARACTÉRISTIQUES - MULTIJET FUSION (MJF)

Comparaison de technologies

APPLICATIONS- FUSION MULTIJET (MJF)

Les pièces produites par l’impression Multi Jet Fusion sont couramment utilisées au niveau industriel pour la production rapide de prototypes et de séries complètes de production :

  • aérospatiale
  • automobile
  • produits de consommation
  • les produits industriels tels que les machines spéciales
  • les soins de santé

Les pièces fonctionnelles et les prototypes MFJ sont utilisés pour :

  • les drones
  • la robotique
  • les machines spéciales
  • les dispositifs ioT
  • les équipements sportifs
  • les chaussures
  • la technologie orthopédique
  • l’éducation
  • les dispositifs médicaux

L’impression 3D par MJF est également une excellente technologie pour créer des modèles architecturaux détaillés à un coût raisonnable.

RECOMMANDATIONS DE DESIGN

La plupart des paramètres nécessaires à la stratégie d’impression, comme par exemple la position et l’orientation des pièces dans le récipient sont définis directement par les techniciens de l’impression 3D afin d’optimiser les résultats. En revanche, pendant la phase de développement du produit, les concepteurs et les ingénieurs peuvent également avoir des considérations pour assurer la fabricabilité de la pièce et obtenir des pièces moins chères et plus faciles à fabriquer.

Nous avons rassemblé quelques bonnes pratiques à prendre en compte lors de la conception d’une pièce pour en optimiser le coût

DIMENSIONS

Caractéristiques

L’imprimante Multi Jet Fusion a une taille maximale de réservoir de 380 x 284 x 380, qui correspond donc à la taille maximale de la pièce pouvant être fabriquée.

Règle du design

  • Dimensions maximales des pièces à fabriquer : 380 x 284 x 380 mm.
  • Dimensions minimales des pièces à fabriquer : 3 x 3 x 3 x 3 mm.
Dimensions de la zone d'impression 3D

TOLÉRANCES

Caractéristiques

Comme dans tout processus de fabrication, dans l’impression 3D, il y a aussi certaines tolérances dont il faut tenir compte avant d’envisager la conception de pièces qui doivent être modifiées.

Règle de design

Tolérance dimensionnelle : ± 0,3% de la taille nominale avec un minimum de ± 0,3 mm.

  • Si la dimension est inférieure à 100 mm, la tolérance prévue est de ± 0,3 mm.
  • Si la dimension est supérieure à 100 mm, la tolérance prévue est de ± 0,3 % de la dimension originale.

Exemples :

Ejemplo tolerancias impresión 3D

ÉPAISSEUR MINIMALE

Caractéristiques

Les températures élevées générées lors du frittage de la poudre peuvent conduire à la déformation ou à la rupture des parois minces. Il existe donc des valeurs minimales qui ne doivent pas être dépassées afin d’éviter les défaillances de fabrication.

Règle de design

  • Épaisseur minimale manufacturable : 0,5 mm.
  • Épaisseur minimale recommandée : 0,8 mm.
Ilustración Guia de diseño CNC

Recommandation

Si des murs minces (hauts et fins) ou de faibles épaisseurs de mur sont nécessaires, nous recommandons de réaliser des nervures dans le mur ou d’utiliser des murs auxiliaires.

Règles relatives aux épaisseurs minimales

ÉPAISSEUR MAXIMALE

Caractéristiques

La fusion de la poudre à des densités apparentes élevées n’est pas possible en raison de la concentration des températures à l’intérieur de la pièce. En plus, dans le cas de l’impression 3D, le coût principal est donné par la quantité de poudre que contient la pièce.

Pour ces deux raisons, il est recommandé d’éviter les modèles dont l’épaisseur des parois est trop importante.

Règles du design

Épaisseur maximale recommandée :

  • Para PA12 – 10 mm.
  • Para TPU – 6 mm.

Note:

Si vous avez besoin d’une épaisseur supérieure à celle recommandée lors de l’impression de la pièce, celle-ci sera automatiquement réalisée avec un infill (panneau d’abeille intérieur) avec des parois de 3 mm d’épaisseur et des trous qui permettent la sortie de la poussière logée à l’intérieur. Vous pouvez également choisir d’enlever tout le mur et laisser le panneau d’abeilles visible.

Epaisseur maximale de l'échantillon

Recommandation

  • Concevoir une pièce qui possède des éléments structurels capables de rigidifier la pièce tout en minimisant les épaisseurs.

LETTRES OU DESSINS

Caractéristiques

La technologie Multi Jet Fusion vous permet d’imprimer des lettres et/ou des dessins avec une résolution et une définition très élevée.

Règles du design

  • Typographie minimale imprimable : 6 points
Police minimale imprimable en 3D
  • Hauteur ou profondeur minimale des lettres : 1 mm.
  • Largeur minimale des lettres : 0,4 mm.

TROUS

Règles du design

  • Diamètre minimum recommandé : 1,5 mm.
  • Diamètre minimum manufacturable : 0,8 mm.
Diamètres des trous pour l'impression 3D

FILETAGES / INSERTS

Caractéristiques

Les filetages d’un diamètre supérieur à M5 sont imprimables dans les deux formats, c’est-à-dire mâle et femelle et sont fonctionnels grâce à la technologie Multi Jet Fusion.
Des inserts métalliques sont également possibles.

Recommandation

Pour éviter les problèmes de filetage, il est recommandé de concevoir les filets avec une tolérance de 0,2 mm de diamètre.

De cette façon, si vous souhaitez obtenir un arbre fileté de M6, dont le diamètre extérieur réglementaire devrait être de Ø6, notre recommandation est de réduire ce diamètre extérieur à Ø5,8 pour éviter les problèmes de tolérance lors du filetage.

Dans le cas d’un trou fileté, d’un écrou ou d’une femelle, la tolérance doit être positive, ce qui rend le diamètre plus grand qu’il ne devrait l’être à l’origine.

Diametro nominal
  • Vis : Øextérieur = Ønominal – 0,2 mm.
  • Écrou : Øintérieur = Ønominal + 0,2 mm.

Note:

Pour les filetages de M3 à M8, les inserts métalliques sont la meilleure solution pour l’exécution de filetages dans une pièce imprimée.

Si vous avez des questions, vous pouvez contacter le service client de Proto&Go ! à l’adresse électronique:

info@protoandgo.com | (+33) 1 76 44 09 62

ou à notre chat en ligne.