Les 10 meilleurs conseils à prendre en compte lors de la conception de votre pièce FDM

La modélisation par dépôt de fusion (FDM) est l'une des technologies d'impression 3D les plus populaires pour les amateurs, les bureaux de service et les équipementiers. Du prototypage à faible coût aux pièces fonctionnelles, FDM est bien adapté à une variété d'applications, offrant une grande flexibilité de conception.

Cependant, pour obtenir une plus grande précision et des pièces FDM imprimées avec succès, les concepteurs et les ingénieurs doivent prendre en compte les possibilités et les limites de la conception pour le FDM. Pour vous aider à garantir les meilleurs résultats d'impression, nous avons dressé une liste des 10 principaux éléments à prendre en compte lors de la conception pour FDM.

Le processus d'impression FDM

La modélisation par dépôt de fusion fonctionne en extrudant un filament à travers une buse chauffée sur une plate-forme de fabrication. Au fur et à mesure que le matériau est déposé, il se refroidit et se solidifie, formant une couche solide de matériau. Ce processus est répété couche par couche jusqu'à ce que l'objet final soit terminé.

Le FDM fonctionne généralement avec une large gamme de matériaux thermoplastiques de qualité de production, bien que certains filaments métalliques puissent également être utilisés. Il convient également de noter que les pièces FDM imprimées en 3D ont généralement une finition de surface rugueuse et nécessitent donc une certaine forme de post-traitement pour obtenir une surface plus lisse.

10 conseils lors de la conception pour FDM

1. Rendez votre conception étanche

Il est important de vous assurer que votre conception FDM est étanche, ce qui signifie qu'il n'y a pas de trous sur la surface de votre modèle 3D. Avoir une conception étanche peut affecter l'imprimabilité d'une pièce - les modèles non étanches ne peuvent pas être imprimés en 3D - c'est pourquoi il est essentiel de vérifier votre conception avant de l'envoyer à l'impression. Le logiciel d'automatisation de RP Platform peut facilement rechercher les problèmes d'étanchéité et d'autres erreurs de fichier STL.

2. Structures de soutien

Souvent, vos conceptions FDM peuvent inclure des caractéristiques complexes telles que des surplombs abrupts, des ponts, des trous et des sections creuses. Pour éviter l'échec de la construction, ces fonctionnalités nécessiteront des structures de support. Il est généralement plus facile de réduire ou d'éviter les supports, car ils ajoutent du temps et des coûts au processus de production, et laissent des traces après le retrait. Souvent, cependant, l'utilisation de structures de support ne peut être évitée car elles permettent d'imprimer des géométries complexes.

Lors de la conception de pièces pour FDM, il est recommandé d'appliquer la règle des 45 degrés :les caractéristiques avec des angles inférieurs à 45 degrés doivent être prises en charge pour garantir qu'une pièce ne se cassera pas pendant le processus d'impression. Une autre chose à garder à l'esprit est que les murs des supports doivent avoir une épaisseur d'au moins 1,2 à 1,5 mm pour fournir une résistance suffisante à votre pièce.

3. Épaisseur du mur

L'épaisseur de paroi minimale des pièces FDM est dictée par la taille du filament ainsi que par le diamètre de la buse fourni par une imprimante 3D. Pour garantir une impression réussie, une règle empirique consiste à concevoir des murs deux fois plus épais que le diamètre de la buse, avec une épaisseur minimale de 1,5 à 2 mm.

Cependant, bien que des murs plus épais conduiront à des pièces plus solides, la conception de murs excessivement épais augmentera vos délais et vos coûts de production et peut entraîner des problèmes d'impression tels que le gauchissement. Mais si votre pièce nécessite des parois épaisses, vous pouvez concevoir des structures intérieures à hachures croisées au lieu de parois solides, économisant ainsi du matériel et réduisant le temps d'impression.

4. Trous

Le processus FDM produit généralement des trous sous-dimensionnés. Cela signifie que, par exemple, un trou conçu avec un diamètre de 5 mm peut être imprimé avec un diamètre d'environ 4,8 mm. Par conséquent, il est recommandé de concevoir des trous surdimensionnés.

Il est généralement recommandé d'augmenter le diamètre du trou de 2 % à 4 % pour les trous jusqu'à 10 mm. Si la précision d'un diamètre de trou est critique, le trou peut être imprimé en 3D sous-dimensionné puis percé pour obtenir le diamètre correct.

5. Fils de discussion

La meilleure pratique lors de la conception de filetages est d'éviter les bords tranchants et les angles de 90 degrés. Le type de filetage recommandé pour le FDM est un filetage à 29 degrés (également connu sous le nom de filetage Acme) avec un minimum de 0,8 mm d'épaisseur de filetage. Gardez également à l'esprit que les trous pour les fils doivent être plus grands que 3 mm pour être imprimés en 3D.

6. Taille minimale des fonctionnalités

Lors de la conception de petites caractéristiques pour FDM, la taille de caractéristique recommandée pour les détails gravés est de 1 mm d'épaisseur et de 0,3 mm de profondeur pour assurer la lisibilité. La taille minimale des colonnes et des broches doit également être prise en compte lors de la phase de conception :ces caractéristiques ne doivent pas avoir moins de 2 mm de diamètre pour être imprimables.

7. Congés et chanfreins

Étant donné que le matériau du FDM est chauffé pendant le processus d'impression, les changements de température qui se produisent peuvent entraîner des déformations de votre pièce. Heureusement, avec des caractéristiques de conception telles que des congés et des chanfreins, ces problèmes peuvent être évités. En ajoutant un chanfrein le long du bord inférieur d'une pièce, les contraintes thermiques peuvent être réparties plus uniformément, ce qui atténue le gauchissement et le retrait. L'ajout de chanfreins signifie également que votre pièce peut également être facilement retirée de la plate-forme de construction.

En plus des chanfreins, les congés peuvent être conçus dans un modèle 3D pour réduire les contraintes lors de l'impression et augmenter la résistance d'une pièce. Ils peuvent également être ajoutés aux surfaces en porte-à-faux supérieures à 45 degrés, éliminant ainsi le besoin de supports.

8. Orientation des pièces

L'orientation de la pièce est un point essentiel à considérer, car elle peut affecter la qualité de surface et la résistance de votre pièce, ainsi que le nombre de supports nécessaires.

Tout d'abord, il est important de garder à l'esprit que les surfaces orientées vers le haut ont tendance à avoir une meilleure finition de surface. Deuxièmement, étant donné que les surfaces courbes et inclinées sont souvent sujettes à un effet de marche d'escalier (texture de surface rugueuse), vous pouvez orienter ces surfaces parallèlement à la plate-forme de construction pour minimiser cet effet. Enfin, vous pouvez supprimer les supports des trous en les orientant dans le sens vertical. Lorsque les pièces ont plusieurs trous dans différentes directions, vous pouvez vous concentrer d'abord sur les trous borgnes, puis sur les trous avec le plus petit diamètre.

Les pièces FDM sont hautement anisotropes, ce qui signifie que les pièces seront beaucoup plus fortes dans l'axe XY que le plan Z. Pour garantir la résistance, il est conseillé de concevoir votre pièce de manière à ce que les éléments fragiles soient orientés parallèlement à la surface.

9. Conception pour l'assemblage

Il est souvent judicieux de diviser un modèle 3D complexe en plusieurs morceaux, imprimés séparément puis assemblés par la suite. Cela réduira non seulement la quantité de supports, simplifiant le post-traitement, mais accélérera également le processus d'impression tout en économisant du matériel.

10. Taux de remplissage

Le taux de remplissage (%) indique la quantité de matériau qui doit remplir une pièce lors de son impression. À moins qu'une résistance maximale ne soit requise, il est inhabituel d'opter pour un remplissage maximal pour vos pièces FDM, car cela peut entraîner des coûts de matériaux plus élevés et des vitesses d'impression plus lentes. Comme le pourcentage de remplissage affecte également la résistance de votre pièce, il est important de considérer l'application de votre pièce FDM lors du choix de votre taux de remplissage. Les prototypes, par exemple, peuvent être produits avec un faible pourcentage de remplissage tandis que les pièces d'extrémité nécessiteront généralement un pourcentage de remplissage plus élevé pour une plus grande résistance.

Pour résumer

Le FDM est peut-être la technologie la plus rentable pour le prototypage et les pièces fonctionnelles à faible coût. Cependant, pour tirer le meilleur parti de votre processus d'impression FDM, les directives de conception pour le processus d'impression FDM doivent être prises en compte avant d'envoyer toute impression en production. Bien que FDM implique dans une certaine mesure une approche par essais et erreurs, en tenant compte de ces considérations, vous pouvez réduire la complexité de vos processus et augmenter considérablement l'efficacité.