6 considérations de conception importantes pour l'impression 3D métal

L'impression 3D métal est à la hausse, les ventes de systèmes de FA métal connaissant une croissance explosive de 80 % par rapport à 2017. L'impression 3D métal offre une liberté de création sans précédent. conception, donnant aux concepteurs et aux ingénieurs la possibilité de créer des formes organiques et des structures légères, ce qui serait autrement impossible avec les méthodes de fabrication traditionnelles.

Cependant, pour vraiment libérer tout le potentiel de l'impression 3D métal et rester compétitif, il est crucial de comprendre comment tirer le meilleur parti des capacités de conception offertes par la technologie. Les règles de conception traditionnelles ne pouvant plus être appliquées, une nouvelle approche de la conception pour l'impression 3D métal est nécessaire.

C'est pourquoi nous avons rassemblé nos principales considérations de conception pour l'impression 3D métal afin de vous aider à tirer le meilleur parti de vos pièces métalliques.

6 choses à considérer lors de la conception de votre pièce métallique

1. Épaisseur de paroi

L'épaisseur de la paroi est l'un des points les plus importants à prendre en compte lors de la conception pour l'impression 3D métallique. En règle générale, il est conseillé de concevoir des murs avec une épaisseur de paroi minimale de 0,4 mm. Il est important de s'assurer que l'épaisseur de la paroi de vos pièces n'est pas trop fine ou épaisse, car cela peut entraîner une impression délicate ou une accumulation de contraintes internes, entraînant des fissures. Bien que des caractéristiques plus fines soient possibles, cela dépend fortement du matériau métallique choisi ainsi que des paramètres de votre imprimante.

Vous pouvez également expérimenter avec des structures en treillis ou en nid d'abeille dans le cas de murs épais, car cela pourrait vous faire économiser une quantité considérable de matériau et également réduire le temps de construction.

2. Structures de soutien

Les structures de support sont pratiquement toujours une nécessité avec l'impression 3D en métal. Bien qu'il soit idéal de concevoir une pièce avec le minimum de supports nécessaires, ils sont nécessaires pour des zones telles que les trous, les angles et les surplombs. Des supports sont également utilisés pour ancrer une pièce métallique à la plaque de base pour évacuer la chaleur, ce qui peut entraîner des contraintes résiduelles.

La règle de base pour les supports dans les zones intérieures d'une pièce, tels que les trous horizontaux, est de concevoir des structures de support inclinées. En appliquant ces structures, vous pouvez minimiser la zone de contact avec les supports, ce qui entraînera à son tour moins de post-traitement.

En plus de cela, concevez vos supports de manière à ce qu'ils s'effilent lorsqu'ils entrent en contact avec la pièce. Cela facilitera grandement le retrait des supports et le lissage de la surface. Les structures de support tubulaires légères nécessiteront également beaucoup moins de temps et d'efforts pour être retirées.

3. Surplombs et angles autoportants

Parfois, vous devrez peut-être concevoir une pièce métallique avec des surplombs - les parties saillantes de votre impression. Les grands surplombs (généralement supérieurs à 1 mm) nécessiteront des structures de support pour les empêcher de s'effondrer pendant le processus d'impression. La longueur maximale d'un porte-à-faux horizontal non supporté est de 0,5 mm et il est important de maintenir vos porte-à-faux en dessous de cette longueur. Les congés et les chanfreins peuvent être conçus dans une pièce pour éliminer ces surplombs.

En plus de la longueur, l'angle de vos porte-à-faux est également important à prendre en considération. Un angle inférieur à 45 degrés nécessitera généralement des structures de support.

4. Orientation des pièces

Expérimenter l'orientation des pièces est le meilleur moyen de minimiser la quantité de structures de support nécessaires. Par exemple, si vous souhaitez fabriquer une pièce métallique avec des éléments tubulaires creux, l'orientation horizontale prendra plus de place, tandis que l'orientation verticale ou inclinée économisera de l'espace et réduira la quantité de supports nécessaires.

Une autre considération à prendre en compte lors de la sélection de l'orientation de la pièce est que les surfaces orientées vers le bas et vers le haut auront une rugosité de surface différente (les peaux dites duvet ont tendance à avoir une finition de surface inférieure). Si vous souhaitez produire des caractéristiques détaillées avec la meilleure précision, assurez-vous de les orienter sur la surface orientée vers le haut de la pièce.

5. Canaux et trous

La fabrication additive métallique se distingue par sa capacité à produire des pièces avec des canaux et des trous, ce qui ne peut être réalisé par des moyens de fabrication traditionnels. Lors de la prise en compte de telles caractéristiques dans votre conception, considérez que le diamètre minimum pour la plupart des procédés sur lit de poudre est de 0,4 mm. Les trous et les tubes de plus de 10 mm de diamètre nécessiteront des structures de support.

De plus, les trous horizontaux parfaitement ronds sont toujours un défi pour l'impression 3D. Envisagez de reconcevoir de telles formes en une forme de larme ou de losange autoportante.

Étant donné que les pièces métalliques creuses nécessitent des trous d'évacuation pour éliminer la poudre non fondue, assurez-vous d'en tenir compte dans votre conception, avec un diamètre recommandé de 2 à 5 mm.

6. Optimisation de la topologie et conception générative

La capacité de produire des géométries complexes à l'aide de la fabrication additive le rend idéal pour l'optimisation de la topologie et la conception générative. L'optimisation de la topologie vise à optimiser la géométrie et la répartition des matériaux d'une pièce à l'aide de calculs mathématiques. La conception générative, quant à elle, s'inspire des modèles de conception de la nature et permet aux ingénieurs d'explorer tous les éléments possibles d'une solution. En utilisant ces outils, les concepteurs et les ingénieurs peuvent améliorer toute la liberté de conception offerte par l'impression 3D, pour créer des pièces métalliques fonctionnellement optimisées, solides et légères.

Modifier le paradigme de conception pour tirer le meilleur parti de la FA métal   

Concevoir pour l'impression 3D métal n'est pas une mince affaire, car cela nécessite des connaissances sur les possibilités et les limites des technologies et des matériaux de FA métal, ainsi qu'une nouvelle approche de la conception. Cependant, l'exploration et l'intégration des directives de conception dès le début du processus de conception permettront aux entreprises de maximiser le succès de la production de pièces métalliques finales, tout en réduisant les coûts et les déchets de matériaux au minimum.

Pour en savoir plus sur l'impression 3D métal, consultez notre guide de l'impression 3D métal et notre introduction à DMLS.