Techniques de fabrication additive et de prototypage

Créer des designs avec la fabrication traditionnelle à l'esprit était déjà un défi en soi. Les concepteurs d'aujourd'hui doivent désormais réfléchir à la manière d'intégrer l'impression 3D et/ou la fabrication numérique directe (DDM) dans leurs conceptions. Il existe une volonté d'utiliser une pièce prototype imprimée ou un assemblage à partir d'une imprimante 3D, mais le défi vient de savoir par où commencer. J'ai donc pensé partager quelques techniques pour vous aider à réfléchir à la conception DDM.

L'exemple ci-dessus est une pièce prismatique assez simple, usinée très traditionnellement en aluminium à l'aide d'une fraise à genouillère. Je regarde souvent des pièces comme celle-ci et je demande :« Si je devais imprimer ce FDM, que pourrais-je faire pour améliorer la conception et réduire le temps nécessaire à la construction et au retrait du support ? »

Trous d'admission

La première chose que je rechercherais sont les petits trous percés de manière traditionnelle, comme celui que vous voyez dans la section transversale ci-dessous (à gauche). La deuxième image ci-dessous montre le modèle traité dans Catalyst. Le petit trou du modèle (rouge) se remplit de support (bleu) et peut prendre un certain temps à se dissoudre, en particulier lors de l'utilisation du matériau de support SR-20.

Lorsque je regarde un trou d'entrée comme celui-ci, j'essaie d'éviter d'utiliser des coupes rondes qui nécessitent un support et de concevoir en utilisant des «angles autoportants». Pour en revenir au modèle CAO (à gauche), j'ai changé le trou d'entrée pour qu'il soit un trou en diamant à 45 degrés (à droite), ce qui élimine complètement le besoin de support. Catalyst prouve qu'aucun support ne sera utilisé pour cela et nous réalisons un énorme gain de temps (à droite).

J'ai également réutilisé cette technique pour le trou principal. En ajoutant un chanfrein, dont la longueur était égale à la hauteur de la tranche, j'ai éliminé tout le matériau de support pour toute l'entrée, comme on le voit ci-dessous.

Taper ; J'ai construit un insert en diamant avec un trou et imprimé l'insert avec le trou vers le haut. Cela m'a permis de faire un trou plus précis que d'imprimer sur les sommets.

Chaîne cachée

Le bloc usiné traditionnel (usiné – gauche, CAO – droit) en haut n'autorisait qu'une seule entrée sur le haut de la pièce. Cela a probablement été fait pour réduire la quantité d'usinage nécessaire. Cependant, en utilisant des angles autoportants sur une pièce imprimée, nous pouvons créer un canal caché pour connecter trois trous (à droite), ce qui permet un débit d'air et de fluide supérieur. Cette technique est définitivement quelque chose que nous ne pouvons pas faire traditionnellement, sans nécessiter un sous-ensemble coûteux.

À partir de mon modèle CAO, j'ai dessiné un losange sur le plan avant et utilisé une coupe par révolution pour créer le canal caché (à gauche). J'ai ensuite modelé la coupe originale pour créer trois entrées (au milieu). Les utilisateurs finaux avec Catalyst peuvent utiliser cette technique pour créer des fonctionnalités sans matériel de support, tout en améliorant considérablement les performances des pièces (à droite).

Les Limites de Stock

Un autre aspect de la conception pour la fabrication traditionnelle était la nécessité de prendre en compte le stock pour faciliter les produits, en particulier s'il doit être fabriqué. L'un des avantages de la fabrication additive est la possibilité d'ignorer les limitations de stock. Traditionnellement, si je voulais créer une fonction de localisation, comme celle de gauche, je devais acheter un stock plus épais, ce qui entraînait un coût plus élevé. La fabrication additive offre beaucoup plus de flexibilité pour produire des fonctionnalités simples, comme celle de droite, quel que soit le stock.

Contrôle des coutures

Récemment, j'ai écrit un autre article sur Seam Control pour FDM. C'est une autre astuce qui permettra d'économiser le temps de post-traitement utilisé pour le ponçage et le dépôt d'une couture imprimée. Consultez cet article pour plus d'informations.

Utiliser les configurations pour gérer les tolérances

Quelle que soit la technologie Additive que vous utilisez, la gestion des tolérances est facilitée par l'utilisation de configurations. Concevez le composant comme vous le souhaitez dans SOLIDWORKS, puisque vous utiliserez cette conception pour les dessins d'atelier. Une fois la conception souhaitée terminée, créez ensuite une configuration qui contient des caractéristiques ou des tolérances spéciales qui facilitent l'impression 3D. Vous trouverez ci-dessous un exemple que j'ai utilisé dans le post Seam Control. Le modèle de gauche est conçu en CAO comme je le souhaite. Sur la droite montre une fonction spéciale ajoutée à utiliser pour la fabrication additive.

J'utilise également des configurations lors du mélange FDM et de la découpe laser. Pour les composants plats comme celui ci-dessous, il est moins cher de découper le stock au laser plutôt que d'attacher une imprimante 3D, sauf si vous n'avez pas de laser.

Voici quelques idées qui, espérons-le, vous aideront à améliorer votre prototypage et vous aideront si vous envisagez la fabrication numérique directe.

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