👩‍❤️‍👩 📥 📕 Impression 3D: conseils rapides pour passer d'un modèle CAO à un objet imprimé 💾 ⛹️ 💆🏽

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La base du processus d'impression en trois dimensions - que ce soit juste un passe-temps ou une source de revenus - est toujours la conception du produit. Ceux qui sont habitués aux technologies traditionnelles devront restructurer toute leur approche de la conception et de la fabrication des produits.

Lorsque le projet est prêt, un certain nombre d'opérations supplémentaires sont effectuées: définition de l'orientation du modèle et d'autres paramètres qui garantissent la bonne exécution du processus d'impression. De plus, il est nécessaire de prendre en compte le fait que la plupart des imprimantes 3D vous permettent de choisir le degré de remplissage du modèle avec des structures maillées. Le choix correct de ce paramètre offre une protection de l'objet contre la déformation et la destruction pendant le processus d'impression, ainsi que des économies de matière importantes et un temps de fabrication réduit.

Enfin, le dernier facteur affectant le succès ou l'échec du processus d'impression 3D est la force de la connexion entre le modèle et la table. Si pendant l'impression la pièce est séparée de la table, alors tout le travail descendra dans l'égout.

Ici, nous parlerons des processus d'impression 3D et fournirons quelques recommandations simples sur l'utilisation des capacités de fabrication additive au stade de la conception. De plus, nous nous attardons sur les méthodes de préparation du projet fini pour l'impression et examinons également les moyens de fixer solidement la pièce à travailler sur la table.

Ces recommandations concernent principalement les imprimantes qui utilisent la technologie de dépôt par fusion (FDM), mais peuvent être utiles lorsque vous travaillez avec d'autres types d'imprimantes. Le processus d'obtention de la pièce finie par impression 3D est fondamentalement le même quelle que soit la méthode utilisée.

Nous concevons un objet

Toute impression 3D commence par la conception. Si vous développez un produit vous-même, vous devez construire son modèle 3D dans un système de conception assistée par ordinateur (CAO) pour faire de la vision du concepteur une réalité. De plus, un objet peut être soit très simple, soit très complexe. Cependant, les modèles trop fins et trop petits doivent être évités.

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Enregistrez le fichier dans un format spécial pour l'impression

Pour imprimer un objet, son modèle doit être enregistré dans un fichier d'un format spécial - par exemple, STL, qui est devenu la norme de facto dans le monde de l'impression tridimensionnelle. Dans ce format, les surfaces du modèle sont représentées comme une grille de triangles. Les surfaces simples se divisent en un petit nombre de triangles. Plus la surface est complexe, plus il faudra de triangles. Aujourd'hui, d'autres formats sont également utilisés en impression 3D, notamment le format 3MF développé par Microsoft. Mais le plus courant est toujours STL.

Les systèmes de CAO facilitent l'enregistrement du modèle au format souhaité: il suffit d'exécuter la commande Enregistrer sous. Pour améliorer la qualité d'impression, il est conseillé de définir un certain nombre de paramètres d'enregistrement au format STL - par exemple, la tolérance de conversion et l'angle plan. Plus le coefficient de conversion est faible et meilleur est l'angle, plus la pièce imprimée sera lisse.

Ouvrez le fichier dans la trancheuse

La plupart, sinon la totalité, des imprimantes 3D sont livrées avec leur propre logiciel de découpe. La trancheuse charge le fichier STL créé dans le système de CAO et le coupe en couches, puis crée un programme de contrôle pour que l'imprimante fonctionne.

Placer correctement le modèle dans l'espace d'impression

Après avoir entré les paramètres d'impression, le modèle (ou plusieurs modèles) doit être placé sur la table de l'imprimante. Vous pouvez imprimer plusieurs objets sur une même table à la fois. Dans le même temps, par rapport à l'impression d'un objet, le temps est légèrement augmenté, mais en général il l'est encore moins. Ci-dessous, nous donnons des conseils sur le choix de la bonne orientation du modèle.

Définir les paramètres

Dans le programme Slicer, l'utilisateur définit des paramètres tels que la vitesse d'impression, la consommation de matériau, la buse et la température du bureau. La plupart des trancheuses ont des paramètres simples pour les débutants. De plus, le plus souvent, il existe des paramètres avancés afin que des professionnels expérimentés puissent obtenir des résultats optimaux. Les paramètres avancés incluent le pourcentage de remplissage, la quantité de matériau de support et le type de substrat de support ou de radeau (il s'agit d'une petite base mince qui maintient la stabilité de la pièce imprimée. À la fin de sa fabrication, le substrat est retiré). Le nombre d'options est vraiment infini. Les valeurs de réglage spécifiques dépendent de la marque de l'imprimante. Leur configuration est assez simple.

Envoyer le programme de contrôle à l'imprimante

Après avoir défini les paramètres d'impression, l'emplacement des futurs objets sur la table, leur orientation et leur qualité, il est temps de démarrer enfin l'imprimante. Cliquez simplement sur le bouton Imprimer et trouvez-vous quelque chose à faire pendant la production. Selon la complexité de la conception, le processus prend de quelques minutes à plusieurs heures.

Nous effectuons le traitement final

Le traitement final comprend le retrait de la partie imprimée de la table, ainsi que le retrait du matériau de support par fusion, séparation mécanique ou dissolution (selon la conception de l'imprimante). Une pièce peut nécessiter un meulage léger ou un polissage, mais dans l'ensemble, un objet correctement imprimé semble bon dès le début. D'autres types de traitement final consistent à placer des pièces en plastique dans un récipient contenant de l'acétone pour lisser la rugosité de la surface, à coller (si les dimensions de la structure dépassent les dimensions de l'imprimante 3D ou si les éléments individuels de l'objet doivent avoir des orientations différentes), à percer des trous et à peindre.

Processus d'impression 3D

Capacités d'imprimante 3D basées sur la conception

Élimine les angles vifs

Si la direction des surfaces change considérablement (par exemple, un mur vertical croise un chevauchement horizontal), un tel modèle est difficile à imprimer. L'imprimante créera des surfaces internes de surépaisseur, consommant trop de matière. Il existe deux méthodes simples pour éviter cela: ajoutez des chanfreins pour lisser les joints des surfaces ou des coins arrondis pour que l'imprimante commence progressivement à créer une surface verticale. De plus, les filets augmenteront la résistance, car la fracture se produit le plus souvent à des angles aigus.

Élimination des parois minces et des petits éléments géométriques

La technologie du dépôt couche par couche consiste à faire passer du plastique chaud à travers une buse avec formation d'un objet imprimable couche par couche. L'épaisseur de la couche de plastique extrudé ne peut pas être inférieure à une certaine limite, en fonction du diamètre de la buse et de la vitesse de déplacement de la tête d'impression. Les pièces à paroi trop mince sont imprimées avec difficulté - souvent le résultat est une imbrication chaotique des fibres. Si la pièce peut être imprimée, elle s'avère très fragile et se casse facilement.

Des murs trop épais sont mauvais aussi

En revanche, si les murs sont trop épais, ils deviennent cassants et se fissurent facilement. Cela est particulièrement important lors de l'impression à partir de matériaux autres que les polymères, car dans le processus de fabrication, une épaisseur excessive entraîne l'apparition de contraintes internes dans la pièce. Même lors de l'impression à partir de plastiques, un matériau trop inutile est gaspillé sur des parois trop épaisses à un coût élevé.

Nous éliminons les gros éléments en surplomb

Les imprimantes 3D vous permettent de créer de superbes formes et surfaces, mais elles ne sont pas en mesure d'imprimer directement dans l'air. Si la pièce contient un vide avec du matériel au-dessus, il est nécessaire d'utiliser du matériel de support supplémentaire. La plupart des trancheuses ajoutent du matériau automatiquement, mais nécessitent l'orientation et le volume de la structure de support. Les imprimantes à buse unique créent un réseau de colonnes minces, qui doivent ensuite se détacher. Le résultat n'est pas une surface lisse. Par conséquent, il est recommandé d'éviter autant que possible les grands éléments en surplomb afin de réduire le besoin de matériau de support.

Si un tel élément est inévitable, vous pouvez essayer de retourner l'objet. La plupart des imprimantes sont capables d'imprimer des éléments en surplomb avec un angle d'environ 45 degrés. À une certaine hauteur, le bord d'un tel élément peut légèrement s'affaisser. Les capacités réelles d'une imprimante particulière sont déterminées par essais et erreurs.

Les trous rétrécissent

N'oubliez pas que la pièce est en plastique chauffé. Lors du refroidissement, il rétrécit inévitablement. Par conséquent, les trous et autres éléments structurels critiques doivent être agrandis de sorte que, après retrait, leur taille soit aussi proche que possible de celle requise.

Cependant, si vous devez faire un trou avec une tolérance serrée, il est préférable de l'imprimer avec un diamètre plus petit, puis de le déployer avec un outil approprié. Cela est particulièrement vrai pour les trous dont l'axe est parallèle à la table de l'imprimante.

Nous augmentons la surface du support

Si la zone de contact entre l'objet et la base est petite, la pièce peut se détacher de la table directement pendant l'impression. Pour éviter que cela ne se produise, de larges bases sont ajoutées aux supports de modèle, qui sont installés sur la table de l'imprimante. En général, plus la table est proche, plus il faut ajouter de matière au support. Il existe d'autres façons de monter des pièces en toute sécurité sur une table, dont nous discuterons un peu plus tard.

Astuces spéciales

La bonne approche de conception facilite l'impression. De plus, il existe des techniques spéciales de post-traitement qu'il est important de connaître.

Disposer les surfaces rondes verticalement

Le modèle doit être orienté de manière à utiliser la quantité minimale de matériel de référence. Idéalement, il devrait reposer sur une table avec un grand visage plat. De plus, les objets géométriques circulaires doivent être placés de sorte que les faces circulaires soient situées verticalement. Si vous regardez la table d'imprimante d'en haut, nous devrions voir une silhouette ronde de l'objet. Dans ce cas, la pièce ressort le plus symétriquement possible avec la formation d'une solide structure ronde.

Placer verticalement des vides et des trous

S'il y a des vides dans le modèle (par exemple, il s'agit d'un tuyau de section rectangulaire), il est conseillé de placer ces vides verticalement pour réduire le volume du matériau de support. Si vous imprimez le tuyau en position horizontale, vous devrez fournir un support pour tout l'intérieur. Si vous placez le tuyau à son extrémité, aucun support ne sera nécessaire.

Cela est également vrai pour les trous: pour obtenir un trou avec un axe droit, il est préférable de l'imprimer verticalement - sous la forme d'une pile d'anneaux, ce qui évite la déformation ou la déformation d'un trou rond en ovale.

Définir les paramètres de qualité d'impression

Une sélection correcte des paramètres d'impression - tels que la tolérance de conversion au format STL et les paramètres du programme Slicer - vous permet de produire des pièces avec une qualité de surface qui correspond à la qualité lors de la découpe. Cependant, cela implique une augmentation du temps d'impression. Lors du choix des paramètres de qualité, il faut partir de la finalité de l'objet: est-ce un produit fini ou un prototype? La pièce sera-t-elle visible ou cachée?
Les paramètres de qualité affectent également la forme des trous dans la pièce. Dans les fichiers CAO, les trous sont représentés par un ensemble de lignes droites, inclinées les unes par rapport aux autres. Plus la qualité du modèle est élevée dans le fichier STL enregistré, moins le cercle ressemble à un polygone.

Réduisez l'épaisseur de la couche

Pour obtenir la meilleure qualité, notamment lors de l'utilisation de la technologie de dépôt, il est nécessaire de réduire l'épaisseur des couches. Cela augmente vraiment le temps d'impression, mais le résultat final en vaut la peine!

Nous optimisons le remplissage avec des structures maillées

En termes de résistance, les objets n'ont pas besoin d'être solides. Comme les nids d'abeilles d'abeilles, les imprimantes peuvent créer un remplissage en nid d'abeilles, ce qui vous permet d'atteindre un équilibre entre les caractéristiques de résistance et l'économie de matériau polymère coûteux. Cependant, si la pièce imprimée sert de prototype pour les tests de résistance et que le produit en série sera fabriqué par des méthodes traditionnelles, ainsi qu'en cas d'exposition à la partie de certains types de contraintes et de pressions mécaniques, une conception solide sera préférable.

Choisissez le matériau

Le succès de l'impression dépend en grande partie du bon choix de matériau. Les matériaux ont des propriétés différentes. Par exemple, le point de fusion du polyuréthane thermoplastique (TPU) et de l'acide polylactide (PLA) est inférieur à celui de l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS). De plus, le matériau est pris en compte lors du choix du type de structures porteuses. Pour un objet en acide polylactide, les éléments de support peuvent être réalisés à partir du même acide polylactide, car il sera assez facile de les séparer de la pièce finie. Si la pièce est imprimée à partir de plastique ABS, les éléments de support doivent être faits d'un autre matériau, et dans les détails du polyuréthane thermoplastique, ces éléments sont mieux de ne pas utiliser du tout.

Remplissage de maille

Un corps solide n'est pas toujours le meilleur choix pour l'impression 3D. L'impression de pièces solides a ses avantages, mais la structure maillée interne permet d'économiser du matériel et du temps.

La création d'objets avec un degré de remplissage donné avec des structures maillées est une opportunité unique pour l'impression en trois dimensions. De plus, il n'est pas nécessaire de concevoir une telle structure: cela se fait par le programme slicer. En règle générale, il suffit de définir uniquement le pourcentage de remplissage (plus il est proche de 100, plus l'objet se révélera solide) et de choisir le type de cellules, si l'imprimante dispose d'une telle option.

En plus de gagner du temps et du matériel, la structure cellulaire interne présente de nombreux autres avantages.

Le remplissage en mesh empêche le gauchissement

L'impression de gros objets en une seule pièce entraîne un risque de déformation. Avec une diminution du pourcentage de remplissage, l'air passe à travers la pièce pendant l'impression, offrant un refroidissement plus uniforme et éliminant le gauchissement.

Le remplissage cellulaire n'entraîne pas de perte de résistance.

L'impression de cellules au lieu d'un matériau solide ne réduit pas la résistance de la pièce. Dans de nombreux cas, une pièce à structure cellulaire est suffisamment résistante pour le domaine d'application choisi, mais en même temps, elle est plus légère et moins gourmande en matériaux.

La fonctionnalité détermine le choix de la géométrie des cellules

La plupart des trancheuses prennent en charge un large choix de géométrie cellulaire. La meilleure option est déterminée par le but fonctionnel de l'objet. Le remplissage des cellules rectangulaires standard simplifie l'impression, tandis que les cellules hexagonales et triangulaires ajoutent de la force. Le remplissage des vagues permet à l'objet de se plier ou de se tordre.

Comment choisir un pourcentage d'achèvement approprié

En général, la résistance de l'objet augmente à mesure que le pourcentage de remplissage augmente. La plupart des imprimantes ont un pourcentage de remplissage par défaut de 20, ce qui dans certains cas est optimal, mais dans d'autres, il s'avère trop grand ou trop petit. Tenez compte des contraintes mécaniques dans l'imprimable et augmentez le pourcentage de remplissage dans les zones où une plus grande résistance est requise. Si une résistance élevée n'est pas requise, sélectionnez le remplissage le plus bas possible. Cela permettra d'économiser du matériel et d'augmenter la vitesse d'impression. Le plus souvent, la sélection du pourcentage de remplissage optimal se fait par essais et erreurs.

Méthodes de fixation de la pièce sur la table

«Radeaux», «bords», «jupes» - ces termes semblent drôles, mais ils n'indiquent que les trois principales façons de fixer une pièce 3D imprimée à la table de l'imprimante. Considérez chacune de ces méthodes et leurs applications.

Jupe

La jupe prévoit la création de plusieurs anneaux autour de l'objet au début de l'impression pour assurer l'extrusion normale du plastique. La jupe ne touche pas du tout l'objet. Il entoure la zone d'impression et aide à démarrer le processus de fusion. Lors de la création d'une jupe, un grand volume de polymère thermoplastique chaud passe à travers la buse. Ainsi, l'imprimante est prête à imprimer la pièce réelle. Cela garantit une bonne adhérence à la table et des surfaces lisses de l'objet.

Bord

Un bord est une large zone plate reliée à l'objet principal en tant que base de support (imaginez des champs de chapeau). Elle est très similaire à une jupe, mais connectée à un modèle. En plus de tous les avantages d'une jupe, le bord maintient les bords de l'objet fabriqué sur la table.

Lors de l'impression, la partie extérieure de l'objet se refroidit souvent plus vite que le milieu, c'est pourquoi les bords sont enveloppés. Le bord empêche ce phénomène en tenant les bords.

Radeau

Un radeau est une base détachable réalisée sous la forme d'une plate-forme à mailles fines située sous l'objet entier (qui repose sur le radeau). Pour créer un radeau, l'imprimante imprime d'abord une plaque plate en deux ou trois couches, puis commence à fabriquer un objet.

Les radeaux offrent une excellente adhérence à la surface de la table et servent également de base solide pour l'impression. Cela est particulièrement pratique dans la fabrication de petites pièces et de pièces de forme inhabituelle, mal fixées sur la table, ainsi que d'objets à parois minces.

Après l'impression, dans la plupart des cas, le radeau est facilement séparé de la pièce.

Si l'imprimante n'a pas de fonction de préchauffage du bureau

Les radeaux sont utilisés si l'imprimante n'a pas de chauffage de bureau. Dans ce cas, une adhérence excessive devient un problème.

Une autre méthode consiste à coller une bande adhésive en papier sur la plate-forme de l'imprimante, en enroulant éventuellement ses bords vers le bas (cela protège également la plate-forme elle-même). Vous pouvez utiliser du ruban d'emballage, mais c'est généralement plus cher.

Si le gauchissement se produit ou si l'objet est détaché de la table, un bâton de colle soluble doit être appliqué sur le ruban adhésif. Cela améliorera l'adhérence.

Découvrez les fonctionnalités d'une imprimante 3D particulière et tenez-en compte lors de la préparation de votre modèle.

L'impression en trois dimensions n'est pas seulement une science, mais aussi un art. Une conception efficace pour l'impression 3D ultérieure nécessite une compréhension du processus, en tenant compte de ses caractéristiques et de l'objectif du futur objet. Cela améliorera considérablement les performances d'impression.

Utilisation de Solid Edge dans l'impression 3D

Tous les systèmes de CAO ne conviennent pas à l'impression 3D.

Les capacités du système utilisé ne doivent pas limiter les concepteurs. Notre système Solid Edge est équipé d'outils de conception adaptés aux dernières technologies d'impression 3D. Diverses imprimantes 3D et services d'impression 3D sont pris en charge.

Passez au niveau supérieur en utilisant des techniques spéciales pour concevoir des pièces pour l'impression 3D

La modélisation générative dans Solid Edge ouvre de nouvelles possibilités: le concepteur sélectionne un matériau spécifique, définit l'espace pour les décisions de conception, les charges admissibles, les restrictions et la masse cible de la pièce, et le système calcule automatiquement la géométrie souhaitée. En conséquence, les formes les plus complexes peuvent être obtenues en utilisant des méthodes d'impression 3D.

De plus, lors de la construction de modèles, l'utilisation des résultats du balayage en trois dimensions est fournie. Solid Edge combine avec succès la représentation traditionnelle des limites des modèles solides (B-Rep) et la représentation des surfaces sous la forme d'une grille de triangles, ce qui évite de longues transformations chargées d'apparition d'erreurs.

Si vous avez déjà téléchargé le fichier STL pour l'impression, notre technologie synchrone unique fournira une édition rapide et pratique des modèles importés dans Solid Edge pour les préparer à ce processus.

Impression sur votre propre imprimante ou transfert d'une commande à un fournisseur de services d'impression 3D

L'impression dans Solid Edge sur une imprimante 3D locale se fait avec la commande d'impression 3D. Les modèles peuvent être enregistrés aux formats STL et 3MF ou envoyés directement à l'application Microsoft 3D Builder. Si vous ne possédez pas votre propre imprimante 3D ou si vous devez essayer différents matériaux et finitions de surface, Solid Edge vous permet d'envoyer directement des modèles à des services d'impression 3D basés sur le cloud (tels que 3YOURMIND). Vous recevrez immédiatement des offres de prix pour la fabrication de pièces en divers matériaux avec sa livraison ultérieure directement à votre porte.

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