Les pièces imprimées en 3D sont-elles solides ?

Les imprimantes 3D créent des objets de manière additive, rendant la pièce aussi solide que sa couche la plus faible. Ils sont généralement plus faibles que la plupart des autres technologies, telles que les techniques de fraisage, le moulage par injection ou les techniques de coulée de résine.

Il existe de nombreuses applications pour lesquelles nous devons tenir compte de la résistance structurelle. En raison du mode de fonctionnement de la technologie de modélisation par dépôt de fil fondu (FDM), les pièces que nous obtenons ne sont pas aussi solides que leurs homologues de moulage par injection respectifs.

Cependant, ne désespérez pas, il existe un certain nombre de considérations que nous pouvons intégrer à nos conceptions et configurations afin d'atténuer cet inconvénient.

Nous pouvons réduire ces faiblesses en définissant la bonne température d'extrusion, en définissant un pourcentage de remplissage plus élevé, en construisant des murs plus épais, en choisissant le bon matériau et en orientant correctement la pièce sur la plaque de construction.

Pourquoi les pièces imprimées en 3D sont-elles plus faibles ?

La technique additive par laquelle une imprimante 3D crée des objets a une tendance inhérente à produire des pièces plus faibles par rapport à d'autres processus de fabrication, car elle dépose une couche de plastique sur l'autre qui se lie.

Si nous ne prenons pas le temps de bien configurer les paramètres de notre impression, nous nous exposons volontiers à la création de pièces à faible adhérence de couche.

Les basses températures, les températures très différentes entre chaque couche et la précédente et d'autres facteurs, peuvent entraîner une très mauvaise adhérence et des pièces globalement faibles.

La fabrication soustractive, comme le fraisage, par exemple, n'a pas ce problème car elle commence avec une matière première solide qui est sculptée dans la forme 3D souhaitée.

Nous pouvons également créer un objet par moulage par injection. En utilisant cette technique, un matériau fondu est injecté dans un moule où il refroidit et durcit en prenant la forme de la cavité. Ce processus produit des pièces solides et résistantes.

Maintenant que vous connaissez la faiblesse inhérente d'une imprimante 3D, vous ressentirez peut-être le besoin de jeter votre appareil nouvellement acquis à la poubelle. Avant de faire cela, je vous recommande fortement de lire le reste de l'article et d'apprendre quelques moyens simples de rendre vos pièces plus solides.

Nous devons également considérer que la plupart de nos pièces ne seront pas utilisées pour construire la nouvelle fusée de SpaceX. Nous pouvons nous permettre d'imprimer un Baby Yoda un peu plus faible cependant.

Comment pouvons-nous améliorer la résistance d'une pièce imprimée en 3D ?

Comme mentionné précédemment, il existe de nombreux petits ajustements de configuration que nous pouvons utiliser pour rendre notre pièce plus solide en général. Parmi eux, les plus importants sont le pourcentage de remplissage, la température d'extrusion, l'épaisseur de la paroi extérieure, le choix du bon type de filament et le réglage de l'orientation correcte de notre conception.

Discutons brièvement de chacun d'eux et voyons comment et pourquoi ils affectent notre impression !

Pourcentage de remplissage

Le remplissage consiste en un motif régulier qui est imprimé à l'intérieur de l'objet et remplace ce qui serait autrement un espace vide. Il fonctionne comme un support interne pour l'impression, empêchant non seulement le haut de s'effondrer, mais maintenant également la coque extérieure ensemble.

Avant de nous aventurer dans ce sujet émouvant, regardez à quoi ressemblent les différents pourcentages de remplissage :

En règle générale, un remplissage de 50 % augmentera considérablement la qualité et la résistance de votre impression. Des pourcentages de remplissage plus élevés ne montrent que des augmentations de résistance marginales, mais augmentent considérablement la consommation de filament et le temps d'impression.

Vous devez également savoir que nous pouvons configurer notre remplissage pour suivre différents modèles, tels que rectiligne, grille, triangulaire, wiggle*, nid d'abeille rapide, nid d'abeille complet et autres expérimentaux. Les avantages et les inconvénients de chaque motif sortent du cadre de cet article, mais vous serez généralement satisfait de l'utilisation de remplissages rectilignes ou de grille.

*À ce jour, je ne peux toujours pas penser à un avantage du motif de mouvement. Je suppose qu'il existait autrefois un développeur avec du temps libre et un goût pour les formes sous-optimales.

Épaisseur de paroi

L'épaisseur de la paroi est la largeur de la coque la plus externe de notre impression et détermine principalement la résistance globale de celle-ci

De nombreux fabricants de filaments affirment qu'il suffit d'imprimer avec des coques extérieures de 0,8 mm pour avoir une impression forte, mais j'ai constaté que des parois aussi fines produisaient généralement des impressions faibles. Afin d'obtenir un Baby Yoda résistant, Je recommande fortement de doubler la largeur à 1,6 mm. L'amélioration de la qualité globale sera très notable.

Quelle que soit l'épaisseur de paroi que vous choisissez d'utiliser, vous devez toujours utiliser un multiple du diamètre de votre buse. J'ai mentionné 0,8 mm et 1,6 mm car la plupart des imprimantes sont équipées d'une buse de 0,4 mm. Un docteur aigu et pointu en mathématiques sera au courant de l'incroyable calcul que j'ai effectué ci-dessus !

Régler la bonne température

Bien que la plupart des filaments utilisés dans l'impression 3D soient une sorte de thermoplastique, ils ont une composition chimique différente. Par conséquent, ils ont chacun des températures optimales différentes.

En règle générale, le PLA doit être réglé entre 180 C° et 220 C°, l'ABS entre 210 C° et 250 C°, le PETG entre 220 C° et 250 C° et le Nylon entre 240 C° et 260 C°.

Si vous avez acheté un autre filament, regardez son emballage et vous y trouverez probablement la température recommandée selon le fabricant. En fait, oubliez les gammes que je vous ai indiquées et regardez toujours la gamme recommandée par les fabricants au cas où.

Vous devez toujours vous efforcer de trouver la température idéale pour votre imprimante 3D et votre filament, car cela déterminera la qualité de l'adhérence de la couche.

Les basses températures d'extrusion entraînent une mauvaise adhérence entre les couches. Vous pourriez être tenté d'aller dans l'autre sens et de chauffer votre filament le plus chaud possible, mais cela vous entraînera dans toutes sortes de nouveaux problèmes que vous pourrez googler ! Alerte spoiler :impressions désordonnées, mauvais surplombs et qualité globalement médiocre.

Mais en général, si vous cherchez à améliorer la résistance de votre impression, régler la température légèrement plus haut fera en sorte que la nouvelle couche de plastique extrudé adhère beaucoup mieux à la précédente.

Orientation de la pièce

Il est toujours important de garder à l'esprit que les pièces imprimées en 3D seront plus solides dans le plan parallèle au lit d'impression et plus faibles sur le plan vertical. Lors du positionnement de votre design dans le slicer, demandez-vous toujours dans quelles directions il sera contacté et à quelles forces il sera soumis.

Si vous n'êtes pas sûr de la réponse, considérez le cas d'un cylindre creux ennuyeux et probablement inutile*.

Si vous l'imprimez dans le sens vertical, l'objet sera une séquence de cercles superposés. Si vous le saisissez à chaque extrémité et essayez de le plier, il sera assez facile de casser le cylindre.

* Je devrais probablement mentionner qu'au cours de l'histoire, les cylindres se sont clairement avérés utiles. Cela sort clairement du cadre de l'article d'aujourd'hui, je laisserai donc la preuve au lecteur.

Vous pourriez être tenté de penser que vous êtes incroyablement fort, et peut-être l'êtes-vous, mais vous devez également être conscient du fait que vous avez imprimé un cylindre très faible.

Si vous avez encore du filament de rechange et choisissez de l'imprimer dans une orientation horizontale, vous remarquerez que la pièce est plus difficile à casser en raison de la façon dont les lignes de filament sont extrudées.

L'inconvénient de ce positionnement est que vous devrez peut-être ajouter des supports à l'impression en raison des angles créés par cette orientation.

Pourquoi tout doit-il être un compromis dans l'impression 3D ? Il n'y a pas de repas gratuit dans ce passe-temps!

Utilisez un filament plus résistant

Bien que celui-ci puisse sembler évident, l'utilisation d'un type de filament différent peut faire des merveilles en termes de résistance globale.

Cependant, toutes les imprimantes ne sont pas capables d'imprimer avec tous les filaments disponibles, mais il existe certainement des alternatives que vous pouvez utiliser même sur des imprimantes abordables, telles que l'Ender 3.

Le polycarbonate et le nylon sont considérés comme les filaments les plus solides actuellement disponibles, et si votre imprimante peut les supporter et que vous avez besoin d'une impression extrêmement solide, imprimez votre objet avec ceux-ci.

Si vous imprimez avec du PLA, essayez le PETG car il est facile à travailler et est également un peu plus flexible ainsi que beaucoup plus résistant à la chaleur.

Comment rendre les pièces imprimées en 3D plus solides

Voici un bref résumé sur la façon d'imprimer votre modèle de manière à augmenter sa résistance :

1. Choisissez un motif de remplissage solide (généralement en nid d'abeille).
2. Augmentez le pourcentage de remplissage (un dépassement de 50 % commencera à produire des rendements décroissants significatifs).
3. Augmentez l'épaisseur du mur ou de la coque extérieure.
4. Augmentez la température d'impression par incréments de 5 °C jusqu'à ce que vous trouviez la meilleure.
5. Modifiez l'orientation de l'impression afin que les lignes de calque soient parallèles aux forces qui seront exercées dessus.

Conclusion

Comme vous pouvez le voir, il y a beaucoup de choses que nous pouvons faire pour améliorer la force globale de nos objets et surmonter une faiblesse inhérente à la technologie que nous avons choisie.

Si l'avenir du monde dépend de votre capacité à imprimer un Benchy fort mais vous n'avez pas le temps de lire l'intégralité de l'article, procédez comme suit.

Bonne impression !

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