Structures de support d'impression 3D :les éléments clés que vous devez savoir

De nombreux professionnels de la FA considèrent les structures de support comme un mal nécessaire et attendent avec impatience le jour où la technologie d'impression les rendra inutiles. Cependant, leur application intelligente ouvre un large éventail d'opportunités pour l'impression de modèles complexes qui ne seraient pas réalisables autrement. Par exemple, avec les bonnes structures de support, il est désormais possible de produire une pièce avant sophistiquée pour une voiture de sport en un seul tirage.

Les structures de support, comme son nom l'indique, soutiennent votre pièce tout au long du processus d'impression, garantissant que chaque élément peut être imprimé proprement et avec précision, sans déformation causée par l'affaissement. Ils fournissent une plate-forme stable sur laquelle d'autres couches peuvent être imprimées et garantissent que la pièce reste fermement attachée au lit d'impression tout au long du processus.

Quelles que soient les méthodes d'impression 3D utilisées par votre opération, vous devrez considérer les structures de support dans le cadre du processus comme un certain point, donc dans le tutoriel d'aujourd'hui, nous examinerons les éléments de support requis pendant les processus d'impression les plus largement utilisés et comment les utiliser efficacement.

Voyons maintenant quelles structures de support seront nécessaires pour les différentes méthodes d'impression :

Frittage laser sélectif et projection de liant

Les structures de support ne seront pas nécessaires lors de l'impression avec ces technologies. Pendant le processus d'impression, le lit de poudre lui-même fournit un support pour le modèle, après quoi il peut être retiré et nettoyé. Afin de minimiser le gaspillage de matériau, assurez-vous de créer des trous d'évacuation dans votre conception finale, de sorte que tout excès de poudre à l'intérieur de la pièce puisse être éliminé pendant le post-traitement.

Frittage laser direct du métal

Bien que le DMLS utilise un lit de poudre de la même manière que le SLS, des structures de support seront toujours nécessaires pour garantir que la pièce reste solidement fixée au lit d'impression. Ils aideront également à prévenir toute déformation et à assurer une bonne dissipation de la chaleur, ce qui est essentiel avec les températures élevées utilisées dans le DMLS.

L'orientation optimale des pièces est ici essentielle et peut aider à minimiser le besoin de structures de support en évitant les surplombs. En règle générale, tout surplomb avec un angle inférieur à 45° nécessitera une structure de support, alors tenez-en compte lors de la détermination de l'angle d'impression idéal. En prime, cela peut également aider à minimiser les couches visibles dans la pièce finie.

Idéalement, le besoin de structures de support doit être minimisé avec tout projet DMLS, car elles peuvent s'avérer assez difficiles à retirer et nécessitent souvent une découpe au fil ou un usinage CNC pour obtenir un résultat professionnel. Si elles s'avèrent inévitables, les structures de support offset seront généralement plus faciles à retirer, car elles peuvent réduire le nombre de surfaces à découper lors du retrait de la pièce du lit d'impression.

Modélisation des dépôts de fusion

Pour l'impression FDM, un support sera nécessaire pour tous les surplombs de plus de 45° et tous les ponts de plus de 5 mm. En termes de structures de support réelles, il est devenu courant d'utiliser des matériaux de support spécialement conçus, qui sont ajoutés à la construction pendant l'impression via une extrudeuse séparée. Une fois l'impression terminée, ils sont simplement dissous dans de l'eau ou un produit chimique approprié. Ce processus a l'avantage d'être totalement mains libres et signifie qu'aucun autre ponçage ni polissage ne sera nécessaire pour éliminer les marques généralement laissées lorsque les structures de support sont retirées. Cependant, cela nécessite l'utilisation d'une imprimante multi-têtes, et la dissolution complète des supports prend généralement plusieurs heures.

Alternativement, certains matériaux de support sont conçus pour se détacher simplement de la pièce finie, sans avoir besoin d'un bain d'eau ou de produits chimiques. C'est potentiellement plus rapide, mais le retrait des structures de support devra être pris en compte dans la conception de la pièce pour s'assurer qu'elles peuvent être retirées proprement, sans laisser de matériau.

Les deux matériaux solubles les plus courants pour les structures de support FDM sont l'alcool polyvinylique (PVA) et le polystyrène à fort impact (HIPS). Le PVA se dissout dans l'eau, mais gardez à l'esprit qu'il est assez sensible aux changements de température, ce qui peut affecter le temps qu'il faut pour se dissoudre et peut même entraîner des blocages dans la tête d'impression. Le HIPS, en revanche, est moins affecté par la température et se dissout dans le limonène (un nettoyant ménager facilement disponible) plutôt que dans l'eau. Si vous envisagez d'utiliser HIPS, assurez-vous de prendre en compte le coût du limonène dans votre budget, car il pourrait potentiellement devenir une dépense continue importante, en fonction de vos volumes d'impression.

Stéréolithographie

Des structures de support sont toujours nécessaires lors de l'impression avec SLA, à la fois pour éviter toute zone déformée et pour garantir que votre pièce reste correctement fixée au lit d'impression jusqu'à ce qu'elle soit terminée. La bonne nouvelle est que les supports sont assez faciles à retirer par rapport à d'autres processus et peuvent généralement être coupés sans problème. Gardez à l'esprit que la bonne orientation des pièces peut limiter le nombre de structures de support nécessaires lors d'une impression SLA. Alternativement, il peut être possible d'imprimer une pièce en plusieurs pièces individuelles qui peuvent ensuite être clipsées ou collées ensemble, minimisant ou éliminant le besoin de supports.

Comme les pièces SLA sont considérablement plus délicates que les pièces produites à l'aide d'autres méthodes, utilisez une approche délicate lors du ponçage des marques laissées par les structures de support. Comme alternative au ponçage, envisagez un léger grenaillage pour obtenir une finition lisse et propre.

Jet de matériau

Lors de l'impression avec jet de matériau, tous les surplombs nécessiteront des matériaux de support, quel que soit l'angle. Cependant, ces supports sont beaucoup plus faciles à retirer qu'avec d'autres méthodes et peuvent généralement être simplement coupés après l'impression, avec relativement peu de ponçage et de polissage nécessaires pour éliminer les marques restantes.

Enfin, quelques consignes générales à garder à l'esprit :

• Considérez quelles zones de la pièce doivent être les plus visibles (par exemple, les parties d'un prototype qui seront le plus vues par son public cible), et évitez d'y attacher des supports, pour s'assurer qu'ils ont l'air aussi propres et attrayants que possible.
• Évitez les structures de support redondantes, car elles ne serviront qu'à augmenter le temps d'impression et entraîneront un gaspillage de matériel
• Vérifiez que toutes les structures de support seront accessibles après l'impression. Tous les supports difficiles à atteindre seront difficiles à retirer proprement.
• N'oubliez pas que les zones internes d'un modèle peuvent également nécessiter des structures de support, alors réfléchissez à la manière dont elles seront supprimées après l'impression. Il peut être nécessaire de diviser le dessin en deux parties qui peuvent être imprimées séparément, puis collées ensemble.
• Ne fixez pas de structures de support à des structures délicates ou à des endroits présentant des détails fins, car cela peut entraîner une perte de détails lors de leur retrait
• Certaines imprimantes ont la possibilité d'ajouter automatiquement des structures de support. Alternativement, vous pouvez les ajouter dans votre plate-forme logicielle préférée, soit à la main, soit à l'aide d'un outil intégré qui calcule où les supports seront nécessaires. Considérez le niveau de contrôle que vous souhaitez sur vos structures de soutien avant de prendre votre décision.
• Investir dans un ensemble de pinces à bec effilé et de coupe-flux de qualité, car cela facilitera grandement le retrait des structures de support. Utilisez des pinces là où les pièces peuvent simplement se casser et des couteaux pour les supports qui nécessitent plus de précision pour obtenir un résultat propre. Certaines personnes préfèrent utiliser un couteau à cet effet, ou retirer de très petits supports, mais gardez à l'esprit que cela peut rayer des matériaux plus délicats, alors travaillez avec précaution
• Lors du lissage des marques laissées lors du retrait des structures, poncez soigneusement pour éviter tout changement dimensionnel indésirable. Vous trouverez plus d'informations sur le ponçage dans notre dernier tutoriel.

Lorsque vous travaillez avec des structures de soutien de toute sorte, la règle la plus importante est de faire preuve de prudence et de travailler avec soin. Si vous faites cela lors de l'ajout de supports dans votre logiciel de CAO et lors de la suppression pendant la phase de post-traitement, vous obtiendrez d'excellents résultats à partir de vos impressions 3D.