Oct. 10, 2014 / Par Euan Quigley*
Un peu mort.
Certains travaux d’impression 3D nécessitent de se concentrer sur la résistance des pièces. Nous avons eu quelques projets à notre époque qui nous ont amenés à essayer différentes techniques de renforcement afin de garantir qu’une pièce survivra lorsqu’elle sera larguée à plusieurs reprises ou qu’elle résistera aux conditions de chargement dans lesquelles vous envisagez de la mettre. Cette étude semble montrer qu’il y a très peu de différence de force entre les machines d’impression 3D commerciales coûteuses et les machines de bureau à faible coût. Tout ce dont vous avez besoin, c’est un peu de temps passé à réfléchir et à régler les paramètres.
Cet article est une sorte de liste de contrôle que j’ai élaborée et qui est vraiment plus adaptée aux imprimantes 3D de bureau FDM (ou FFF). Alors que les sections 1 et 2 traitent des étapes que vous pouvez suivre immédiatement, les sections 3 et 4 nécessitent un peu plus de préparation et de réflexion.
1.0 Géométrie du modèle
Les surfaces peuvent être décalées puis épaissies pour donner des sections minces plus fortes
1.1 Épaissir votre modèle
En commençant par la technique la plus évidente, la géométrie fine produit généralement des pièces faibles. Cela n’est pas aidé par le fait que les imprimantes FDM de bureau ont du mal à atteindre une qualité décente avec des parties minces d’une impression (par exemple. séparation des couches, déformation et conflit de buses). Réfléchissez à la possibilité ou non d’épaissir la géométrie du modèle. Parfois, il ne sera pas possible de changer la géométrie sur 1 ou 2 plans, mais le troisième plan permet d’ajouter du matériau.
1.2 Redimensionner
Peut-être que c’est aussi vraiment évident, mais la mise à l’échelle de la pièce a le même effet que d’épaissir toute la géométrie en même temps. Veillez à vous demander si cela aura des conséquences sur les pièces d’accouplement ou sur les éléments fonctionnels de la conception.
Les filets doivent être ajoutés aux bases des sections minces
1.3 Transitions en douceur avec des filets / ronds & ajouter des nervures aux parois
Pendant l’impression, il est possible que les buses arrachent des pièces minces de l’impression, provoquant un déplacement de la couche actuelle. Cela rend les pièces minces encore plus bancales. Utilisez des filets, des chanfreins ou des mélanges pour permettre une sorte d’entrée dans une section mince, fournissant une base plus solide pour la section plus mince.
2.0 Consultez vos Paramètres d’impression
Source: Yeux rouges À la demande
2.1 Orientation d’impression
Devez-vous l’imprimer debout? Les parties sont les plus fortes sur les axes X et Y, car la résistance de l’axe Z dépend beaucoup des propriétés de la couche. Parfois, la meilleure orientation pour l’impression est inclinée en diagonale, car les couches ne sont généralement pas perpendiculaires à la direction des points de charge ou des faces.
2,2 Hauteur de couche
Lorsque vous imprimez dans des hauteurs de couche plus petites, le plastique est plus écrasé, créant plus de surface sur le plan X / Y. Lorsque la couche suivante n’est pas directement sur le dessus, une couche plus écrasée avec une surface plus élevée aura une surface de contact plus élevée avec le matériau. Une surface de contact plus élevée signifie une adhérence de couche plus élevée et la pièce est moins sujette à la rupture sous une charge de traction dans l’axe z. Cela signifie qu’une résolution de 100 microns aura des liaisons inter-couches plus fortes que la même impression à une épaisseur de couche de 300 microns.
2.3 Remplissage% et Type
C’est une autre évidence, mais échappe parfois à mon schéma de pensée au début. Changer le pourcentage de remplissage, le type de remplissage et parfois l’angle peut aider à renforcer la pièce imprimée en 3D. Nous avons lu un peu comment il est inutile d’imprimer quoi que ce soit de plus de 60 à 70% de remplissage, mais nous avons un client qui a besoin de pièces à 100% de remplissage car 75% n’est pas assez solide. Une chose à noter est que tout réglage de remplissage supérieur à 75% aura très probablement un impact sur la surface extérieure de la pièce.
2,4 Périmètres / Coquilles ou Épaisseur de coquille
Après le remplissage, une autre option de renforcement consiste à augmenter le nombre de coquilles ou de périmètres dans les paramètres de tranchage. Nous avons constaté que 2 ou 3 coquilles suffisent généralement, mais certaines applications où les charges sont élevées ou extrêmement localisées, cela peut nécessiter 4.
2.5 Matériau
Bien que nous préférions imprimer en ABS 95% du temps, il existe quelques options pour les matériaux sur les imprimantes 3D de bureau – chacune avec des propriétés de résistance différentes. Alors que l’ABS est un plastique solide et flexible, le PLA est dur mais rigide. Parfois, un matériau flexible sera plus résistant ou plus résistant aux chocs, mais lorsque la rigidité géométrique est requise, le PLA sera meilleur. Rappelez-vous que bien que le PLA soit dur, il est relativement fragile. Là où une durabilité accrue est requise, il est possible d’imprimer en nylon. Taulman 618 est un excellent filament de nylon pour les imprimantes FDM, bien qu’un peu de configuration supplémentaire de la machine soit généralement nécessaire.
3.0 Post-traitement
3.1 Résine époxy ou polyester
Quelque chose que nous avons examiné récemment est un revêtement en résine. Pour des raisons de géométrie extrêmement précise et de préservation des arêtes vives, cette technique ne vous conviendra pas. Il existe de nombreux types de résine époxy en 2 parties ou de résine polyester, chacun ayant des propriétés matérielles et des propriétés de durcissement différentes. En outre, il y aura une gamme de viscosités disponibles. N’utilisez pas de colle époxy en 2 parties. Cela ne fonctionnera pas très bien et produira une finition vraiment grumeleuse.
Nous utilisons de la résine de coulée transparente en polyester car elle est suffisamment fine pour être étalable sur toutes les pièces complexes avant qu’elle ne commence à durcir. La résine commence à durcir environ 5 minutes après le mélange et met environ 24 heures à sécher. Il est également possible d’utiliser des copeaux de fibre de verre dans le mélange de résine pour plus de résistance, bien que cela puisse avoir un impact sur la finition de surface. Les images ci-dessous montrent la différence dans la pièce (les deux pièces ont été peintes pour un effet métallique).
Avant revêtement de résine de polyester
Après revêtement en résine polyester
Après revêtement en résine, nous avons testé deux modèles du même modèle imprimés sur la même imprimante avec les mêmes réglages et le même matériau. La seule différence raisonnable était le revêtement en résine. La partie enduite de résine a survécu sans aucune rupture, tandis que la partie non traitée a perdu 5 ou 6 sections différentes. Nous allons continuer à utiliser cette technique comme méthode de renforcement incontournable.
Source: Easy Composites UK
3.2 Laminage Carbone/Fibre de verre
Certaines pièces peuvent convenir au laminage carbone/fibre de verre. Ce n’est pas vraiment adapté aux pièces complexes, car la surface de la pièce doit être entièrement enveloppée dans le maillage de fibres; il est particulièrement adapté aux pièces sans trous ni espaces. Une fois la pièce enveloppée dans la maille de fibre, une couche de résine époxy ou polyester est appliquée sur la maille pour la solidifier en place. Gardez à l’esprit que cela ajoutera une épaisseur supplémentaire à la pièce.
3.3 Traitement thermique
Bien que nous n’ayons pas testé cette méthode, nous avons entendu plusieurs rapports selon lesquels le fait de placer la pièce dans un four ou d’utiliser un pistolet thermique / un chalumeau pour faire fondre à nouveau la surface extérieure du plastique crée une liaison intercouche plus forte. Cela ressemble à une méthode vraiment dangereuse, car vous risquez de faire fondre complètement la pièce ou de déformer / déformer certaines caractéristiques. Si vous allez essayer cela, commencez à une température plus basse (et si vous utilisez un pistolet thermique, éloignez-vous de la pièce puis rapprochez-vous progressivement).
4.0 Moulez-le (Ou Moulez-le, si vous êtes Américain)
Jeshua de 3DTOPO démontre sa méthode de moulage « en PLA perdu »
4.1 Pièces de moulage en plâtre
L’impression de votre modèle en ABS ou PLA vous permet de mouler. La coulée d’investissement (cire perdue) est possible. Pour ce faire, imprimez votre pièce telle quelle, puis moulez la pièce en plâtre de paris. Vous pouvez ensuite retirer l’impression plastique originale en chauffant le plâtre moulé dans un four au-dessus de 230C. Vous pouvez ensuite verser du métal en fusion ou du plastique dans la cavité du moule et le laisser décanter. Pour enlever la pièce moulée finale, le moule est détruit avec un marteau et l’excès de plâtre est lavé. Quelque chose à garder à l’esprit lors de l’expérimentation de cette méthode est qu’il y aura un certain retrait de la pièce, vous devrez donc augmenter le motif du moule de 2 à 3%.
Source: Association of Rotation Moulders Australasia Inc
4.2 Pièces de rotomoulage
Une alternative aux pièces coulées, un moule en plâtre ou en silicone peut être utilisé pour le rotomoulage. L’avantage de résistance de l’utilisation du rotomoulage pour créer des pièces creuses réside dans l’absence de couches de construction et d’une structure cristalline unique pour toute la pièce lorsqu’elle se refroidit en une seule.
En versant du plastique / métal fondu dans la cavité du moule, en fermant le moule et en le faisant tourner en continu sur 2 axes, une partie creuse peut être obtenue. Il existe de nombreuses petites machines de rotomoulage / de bureau disponibles à l’achat, ou vous pouvez construire les vôtres. Le type le plus courant de rotomouleuse de bureau consiste en un axe X de rotation horizontal central sur lequel est monté un cadre qui tourne sur l’axe Y ou Z (tourne entre eux selon l’axe X). Habituellement, ils fonctionnent avec un seul moteur qui contrôle les deux axes via un système d’engrenage ou de poulie. Chaque forme de moule différente prendra quelques expériences avec la vitesse de rotation pour s’assurer que le plastique fondu est réparti sur toutes les surfaces.
Source: Studio Premier
* Euan Quigley est Ingénieur de conception de produits & Directeur de ST3P 3D Print & Design, une société basée à Glasgow, en Écosse, qui offre des services de conception de produits et des services d’impression 3D.
Publié dans Technologie d’impression 3D
Peut-être que vous aimez aussi:
- L’imprimante 3D analogique du designer néerlandais, entièrement manuelle, est de l’argile d’impression 3D
- Une start-up allemande dévoile une imprimante 3D Cobot attrayante et haute résolution
- 3D Systems &Coca-Cola présente l’imprimante 3D EKOCYCLE Cube qui imprime dans des bouteilles recyclées
- Construisez votre propre imprimante CNC / 3D contrôlée Arduino
- Afinia 3D réduit le prix de l’imprimante 3D de bureau de la série H de 19%
- étudiant de 17 ans développant une imprimante 3D métallique de moins de 1 K sub
- Nouvelle imprimante 3D Creatr HS Leapfrog, plus grande & 5 fois plus rapide
- Imprimante 3D dirigée pour La station spatiale est prête pour le lancement en août 2014
- Printeer, la première imprimante 3D destinée aux enfants, est lancée sur Kickstarter
Rob a écrit le 22/08/2018 16: 58: 21:
Je sais que c’est un sujet mort maintenant mais je suis d’accord avec Brian
Gregg Eshelman a écrit le 21/08/2017 12: 15: 00:
J’ai imprimé plusieurs boutons pour une voiture classique en PLA. Je les ai remplis de résine d’uréthane. L’intérieur des boutons creux a été réalisé avec des nervures conçues pour que la résine s’écoule pour assurer une liaison mécanique solide.Pour faire des trous pilotes parfaitement centrés pour le perçage pour le montage, j’ai fabriqué des supports encliquetables pour suspendre les forets, l’extrémité de la tige vers le bas dans le remplissage de résine et un boulon fileté 3/8-16 dans le pommeau de levier de vitesse.La résine a été durcie sous pression pendant 24 heures, puis les embouts et le boulon ont été retirés, suivi d’un post-durcissement des boutons pendant 8 heures sous chaleur de convection 145F.Un test a d’abord été effectué, sans remplissage de résine. Aucune déformation ou rétrécissement du PLA n’a été observé à cette température et à cette durée, de sorte que les boutons doivent être parfaitement bien dans une voiture qui ne restera jamais pendant des heures au soleil avec les fenêtres levées.J’ai également imprimé des blocs de serrage d’étau à ajustement parfait afin que les boutons puissent être facilement maintenus pour percer les trous de montage. Les boutons ont été pulvérisés avec un apprêt de haute construction, poncés et peints.Le temps d’exécution du travail était d’environ 3 jours au total, de la mesure initiale des originaux en ruine et déformés à la conception et à l’impression 3D des boutons, des supports et des blocs de serrage, en passant par le remplissage, le durcissement et le post-durcissement de la résine.L’impression 3D et la finition d’un exemple de chaque bouton, puis la fabrication de moules en silicone suivie d’une coulée en série des boutons auraient pris beaucoup plus de temps pour le travail ponctuel.Je travaille sur d’autres boutons maintenant où un bon original est à portée de main pour qu’il soit reproduit en faisant un moule en silicone et en faisant des moulages. J’ai imprimé en 3D des blocs de serrage pour percer les boutons moulés. Il a fallu plus de temps pour faire le moule et obtenir le premier moulage après le durcissement. Avec le casting vérifié, je vais lancer le lot de boutons, puis après le durcissement tous ensemble.
Bob-South Africa a écrit à 4/10/2016 14: 59: 36:
J’ai (très) réussi à imprégner une variété de plastiques imprimés en 3D à l’aide d’une résine à haute résistance et à faible viscosité (environ la viscosité du sirop de maïs). C’est ce qui est généralement utilisé avec les sacs sous vide et les matériaux composites. Donc: imprimez la pièce avec un remplissage à 95 ou 100% et faites un nettoyage superficiel. Dans un petit pot, recouvrez la pièce de résine liquide (c’est-à-dire que la pièce entière est juste sous la surface – très important). Utilisez une chambre à vide et tirez le vide pendant 5 min, libérez le vide et la résine sera poussée dans les espaces internes restants (il y a toujours des espaces d’air internes même avec une impression de remplissage à 100%). Répétez 3 fois. Juste avant le point de gel, retirez la pièce, nettoyez soigneusement tout excès de résine liquide de la surface (important!), laisser durcir (j’utilise un lit d’impression à 65ºC sur feuille de papier aluminium pendant 3h). Les pièces ABS sont alors bonnes pour les raccords hydrauliques à 20 bars (prototypage technique), pas de fuites. Augmentation d’environ 30% de la force. Augmentation énorme de la rigidité. Effet de précontrainte de la pièce (la résine rétrécit de 3%). La partie en plastique va maintenant également poncer incroyablement bien et aura une résistance légèrement améliorée à la chaleur.
Michele B. a écrit le 5/03/2016 10:09:56:
Bonjour, des études récentes ont démontré que la couche de 300 microns est meilleure que la couche de 100 microns, en termes de résistance mécanique.
Mark a rédigé le 14/10/2014 10:49:40H:
Le meilleur conseil que j’ai est que si vous utilisez de l’ABS, tamponnez la pièce avec du tissu imbibé de mélange ABS / acétone qui est posé sur le lit…. Cela lie les couches & remplissages. J’ai imprimé des parties de carrosserie pour ma voiture &, je les ai poncées et ajustées (évents, etc.). Je conduisais avec eux depuis des années maintenant.
Rix a écrit le 10/10/2014 15:33:12:
Très bons points.Je peux en confirmer beaucoup, car nous avons appris de l’expérience en imprimant de nombreux engrenages pour une petite machine industrielle.Une chose que je peux ajouter: cela aide lors de l’impression en abs à utiliser de l’acétone pour mieux fusionner les couches. Je le frotterais à la main ou j’utiliserais un bain de vapeur, mais vous perdez des détails ou trop et votre partie fond.
Brian a écrit le 10/10/2014 13: 24: 45:
Bel article, je pense que vous devriez mettre des images après leur titre la prochaine fois, ce qui a rendu légèrement confus ce que les images montraient.