Un guide sur la production de charnières imprimées en 3D solides pour vos prototypes

Le prototypage par fabrication additive vous permet de voir l'ensemble de l'assemblage en état de fonctionnement et d'apporter des modifications si nécessaire. Cependant, une charnière imprimée en 3D apporte certaines complexités à la configuration, même si les charnières vivantes sont un concept assez simple.

Il existe des moyens de le contourner en utilisant des bandes ou en assemblant des composants plus petits. Cependant, ils ne sont pas aussi efficaces que l'impression de la pièce entière ensemble. Les prototypes dans ces cas ne sont pas exactement comme votre produit final.

L'impression 3D de la charnière est une excellente alternative, mais compliquée, qui garantit que vos prototypes sont parfaits. Bien que ce soit difficile, il existe toujours des moyens pour vous assurer d'obtenir les meilleurs résultats.

Cet article examinera les meilleures pratiques pour développer d'excellentes charnières imprimées en 3D qui fonctionnent bien et garantir que vos prototypes correspondent exactement à ce dont vous avez besoin.

Charnières imprimées en 3D :un bref aperçu

Les charnières vivantes sont l'un des éléments mécaniques les plus simples qui relient deux pièces rigides. Des plus petites choses comme vos portes à une configuration industrielle élaborée, vous trouverez des charnières partout.

Les charnières imprimées sont exactement ce que leurs noms suggèrent. Ils fonctionnent également de la même manière, cependant, la différence réside dans leur conception. Construire une charnière qui reproduit exactement la pièce d'origine dans le prototype est un défi, mais vous devrez utiliser les bons matériaux et techniques.

En règle générale, il est important de se rappeler que tout composant mobile imprimé en 3D, y compris les charnières vivantes, nécessite des entrefers. Vous devrez ajouter ces entrefers ou espaces négatifs dans votre conception pour les prototypes les plus réalistes.

Cependant, il y aura de nombreux cas où vous devrez modifier un peu votre conception pour la rendre adaptée au moulage par injection ou à tout autre processus de fabrication que vous sélectionnez.

Les avantages de l'impression 3D d'une charnière pour le prototypage

Les charnières sont une excellente solution si vous recherchez une solution viable et peu coûteuse pour joindre deux pièces rigides ensemble. Ils offrent une connexion sécurisée et fonctionnelle avec la possibilité d'ouvrir et de fermer des objets.

Les charnières imprimées en 3D présentent les mêmes avantages que n'importe quelle charnière. Selon l'application, vous opterez soit pour l'impression d'une charnière en plusieurs parties, soit pour l'impression du tout ensemble. Les deux sont des moyens viables, mais le dernier est meilleur. Voici quelques raisons.

1 - Réduction des coûts

Les charnières vivantes sont assez simples dans leurs opérations. Imprimer le tout ensemble au lieu de pièces séparées réduit les coûts globaux. Si vous comptez sur un service d'impression 3D, alors vous saurez à quel point il est important de réduire au maximum les coûts de l'impression 3D en ciblant tous les facteurs déterminants.

Vous n'avez pas à consacrer de temps à l'assemblage ou à d'autres post-processus. Cependant, vous aurez besoin d'un peu plus de temps pendant la phase de conception car les charnières ont des exigences de conception différentes.

2 - Durabilité améliorée

Les charnières doivent s'ouvrir et se fermer à plusieurs reprises. L'impression 3D des structures globales vous offre la durabilité supplémentaire dont vous avez besoin pour garantir que votre prototype reste dans l'état parfait dont vous avez besoin.

3 - Meilleure apparence

Enfin, vous devrez peut-être présenter votre prototype devant des investisseurs ou votre patron. Ainsi, une charnière appropriée avec de superbes finitions de surface donne une image réelle de la conception et est tout simplement meilleure que toute autre solution ordinaire en même temps. N'est-ce pas excellent ?

7 façons de développer la meilleure charnière imprimée en 3D pour n'importe quel prototype

Maintenant que vous connaissez les bases d'une charnière imprimée, la question suivante est de savoir comment en fabriquer une. Il est important de rappeler une fois de plus que l'impression 3D d'une charnière est un peu complexe malgré la simplicité du composant lui-même.

Ainsi, plusieurs facteurs doivent être pris en compte lorsque vous décidez de démarrer le processus d'impression de la charnière vivante. Certains d'entre eux sont la conception elle-même, ses dimensions, le matériau, l'orientation, le processus et les post-processus que vous effectuez. Examinons chacun d'eux en détail.

1 - La conception de la charnière imprimée en 3D

Avant d'apprendre à imprimer en 3D une charnière, vous devez en connaître les éléments de conception. Les exigences de conception pour les charnières imprimées sont très similaires aux réguliers. Vous devez sélectionner un rayon inférieur approprié et un évidement plus serré pour les meilleures opérations.

La conception dicte la quantité de stress sur votre charnière vivante. Plus il y a de stress, plus vite il échouera. Donc, vous devez être prudent à ce sujet.

2 - Épaisseur de la charnière

L'épaisseur est un autre paramètre à prendre en compte lors de la phase de production. Les charnières doivent avoir un maximum de 2 contours car cela facilite le processus d'impression.

Généralement, il existe une relation directe entre l'épaisseur de paroi de la charnière 3D et le nombre de cycles avant la rupture. Il faut cependant faire attention à la difficulté de fabrication et aux contraintes de traction qui augmentent également avec l'épaisseur du matériau.

3 - Propriétés des matériaux

Les charnières nécessitent de la force, de l'endurance et de la flexibilité. Quel que soit le matériau que vous choisissez, il doit avoir une résistance élevée aux chocs et les propriétés appropriées du matériau en fonction des opérations répétées sans aucune crainte.

4 - La bonne imprimante pour le travail

Toutes les imprimantes 3D ne sont pas identiques. Les experts savent que différents types d'imprimantes fonctionnent bien avec différents types de matériaux et de conceptions. En tant que concepteur, vous devez vous assurer que vous utilisez la meilleure combinaison pour obtenir d'excellents résultats.

La bonne imprimante vous offrira le meilleur coût et la meilleure polyvalence. Les charnières imprimées ou tout autre prototype d'impression 3D ont un avantage inhérent. Vous pouvez tester de nombreuses itérations et variantes de la conception sans aucune configuration supplémentaire. Par conséquent, l'imprimante que vous sélectionnez doit également avoir les caractéristiques requises dont vous avez besoin.

5 - Orientation d'impression

Selon le type d'imprimante que vous utilisez, vous devrez faire attention au plan que vous sélectionnez. Par exemple, les imprimantes FDM avec des pièces dans le plan horizontal offrent plus de résistance. Pendant la phase d'impression, vous devrez faire attention aux paramètres et aux calibrages que vous sélectionnez. Sinon, votre charnière ne sera pas aussi efficace.

6 - Processus d'impression 3D

En plus des processus et du matériel, vous devez également faire attention à la technologie que vous sélectionnez. Différentes règles de conception s'appliquent et les processus d'impression 3D suivants fonctionnent mieux avec des charnières vivantes.

1. Modélisation des dépôts en fusion (FDM)
2. Frittage laser sélectif (SLS)
3. Jet de matière

7 - Post-traitement

Généralement, les matériaux imprimés en 3D ne nécessitent aucun post-traitement. Cependant, vous pouvez augmenter les propriétés de fatigue en recuit après le processus d'impression.

Le recuit est un processus simple où vous chauffez le matériau jusqu'à ce qu'il devienne flexible. Une fois que vous atteignez cette température, vous devrez attendre qu'elle refroidisse. Faites-le plusieurs fois et votre charnière imprimée pourra supporter plus de charge et fournir de meilleurs résultats.

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Exemples de charnières imprimées en 3D

Maintenant que vous êtes conscient des avantages de l'impression 3D d'une charnière, il est temps d'examiner quelques variantes populaires que vous pouvez obtenir d'une charnière imprimée en #D. Certains d'entre eux sont de véritables prototypes tandis que d'autres sont de simples preuves de concept.

Voici les 5 principales variantes de conceptions de charnières imprimées.

La charnière paramétrique

La charnière paramétrique est peut-être la variante la plus simple, mais la plus polyvalente. Vous pouvez la trouver dans vos portes ou tout autre assemblage où vous devez connecter deux éléments rigides.

Pour les charnières imprimées en 3D, cette déclinaison demande de la finesse et les bonnes caractéristiques techniques. Faites-le correctement et cela peut aider au prototypage et même l'utiliser pour renforcer ou remplacer les charnières défectueuses dans vos applications quotidiennes.

Pince à sac

Il s'agit d'un autre élément commun avec une conception extrêmement simple et une pléthore d'applications domestiques. C'est une simple pièce pliante qui se place sur un sac ouvert pour le sceller à nouveau. Le fil unique sur le clip du sac peut vous permettre de stocker des aliments essentiels de manière à conserver leur fraîcheur plus longtemps.

Boîte à charnière

Cette preuve de concept a de nombreuses applications dans l'industrie de consommation en raison de son potentiel d'emballage. Cependant, les applications des charnières sont assez limitées dans ce domaine.

Robot articulé

Ceci est une autre application de charnière avec beaucoup de polyvalence. Vous pouvez combiner des rotules et des charnières pour construire plusieurs éléments, y compris la conception d'un robot ou de figurines.

Chaîne câble

Les chaînes porte-câbles comprennent de nombreuses charnières jointes et ont de multiples applications dans les machines industrielles, les ascenseurs, etc. Les prototyper avec des charnières imprimées en 3D peut vous aider à perfectionner la conception et à assurer sa viabilité.

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FAQ sur les charnières mobiles d'impression 3D

Puis-je imprimer en 3D des pièces qui bougent ?

Oui absolument. Il est plus que possible d'imprimer en 3D des pièces mobiles. Vous pouvez soit imprimer vos pièces séparément et les assembler plus tard, soit imprimer le tout en une seule fois. L'approche dépend de plusieurs facteurs tels que la complexité de votre conception, les propriétés des matériaux, les capacités de l'imprimante et bien plus encore.

Pourquoi les charnières imprimées en 3D sont-elles importantes ?

En règle générale, une charnière ou toute autre conception vous aide à prototyper efficacement. Vous pouvez créer une preuve de concept et plusieurs autres variantes du produit avant d'investir plus d'argent dans un moulage par injection ou toute autre configuration de fabrication à volume élevé.

Existe-t-il des imprimantes spéciales pour l'impression 3D de charnières vivantes ?

Non, il n'y a pas d'imprimantes spécifiques conçues spécifiquement pour les charnières. Toute imprimante D peut théoriquement vous fournir une excellente charnière imprimée tant que vous respectez les exigences de conception et les autres étapes de base. Cependant, il est important d'avoir la bonne combinaison de matériau, d'imprimante et d'approche de conception. Vous pouvez le faire vous-même ou même faire appel à un service d'impression 3D pour des projets importants avec peu ou pas de place pour les erreurs.

Existe-t-il des matériaux recommandés pour les charnières imprimées en 3D ?

Alors que les charnières conçues à partir de l'impression 3D peuvent être de n'importe quel matériau. Vous trouverez souvent plus facilement une charnière vivante en PLA ou une charnière vivante en PETG. En dehors de cela, le nylon, différentes combinaisons de résines et des matériaux caoutchouteux sont d'excellents choix