Étanchéité des pièces FDM avec Stratasys Insight : Guide pratique

Vous souhaitez qualifier ce nouveau design de pièce qui doit contenir du liquide, mais redoutez le post-traitement requis ? Gardez votre calme et utilisez Insight.

Il existe une quantité infinie d'applications à mesure que la technologie de fabrication additive (FA) évolue. Néanmoins, ceux qui se tournent vers la FA pour le prototypage fonctionnel et les pièces d'utilisation finale continuent de s'en sortir avec une technologie vieille de 25 ans — le Fused Deposition Modeling (FDM). 85 % du marché repose sur le FDM, et ce n'est pas surprenant. Il produit des pièces précises et fonctionnelles dans une large gamme de plastiques de production conçus.

Outre tous ses avantages, le FDM est intrinsèquement poreux. Pour de nombreuses applications, cela n'entre pas en jeu. Si vous faites du thermoformage, vous adopteriez même ce défaut. Cependant, si vous essayez de retenir un gaz ou un liquide (à l'intérieur ou à l'extérieur), c'est une limitation flagrante. Lorsque la porosité est un souci, commencer avec le logiciel de traitement Insight est le meilleur moyen de garantir la réussite de votre application.

La géométrie aura un grand impact sur la technique, ou les combinaisons de techniques, nécessaires pour étanchéifier la pièce pour les tests, puis l'utilisation finale. L'emploi du logiciel Insight de Stratasys, inclus avec la gamme Fortus, est un moyen simple de résoudre les problèmes de porosité sur la plupart des géométries ; inversement, certaines géométries complexes peuvent potentiellement nécessiter un post-traitement intensif en main-d'œuvre. Si vous êtes économe, vous devriez concentrer vos efforts sur le traitement des STL en amont avec un poing d'Ultem pour vous assurer que ces opérations manuelles ne sont pas nécessaires. Et devinez quoi ? Contrairement à la plupart des méthodes de post-traitement, cette stratégie ne modifie pas la géométrie de la pièce.

Si vous connaissez déjà le FDM, vous savez peut-être pourquoi la porosité est souvent nécessaire. Sinon, voici pourquoi : le modèle peut avoir des zones qui ne sont pas auto-portantes, donc les supports doivent être retirés et dissous. La porosité naturelle permet à la solution soluble d'atteindre le matériau de support ainsi que de s'écouler de ces mêmes zones qui peuvent être dissimulées. En d'autres termes, parfois la lixiviation est utile. Gardez cela à l'esprit.

Étanchéification avec Insight

Avec Insight, vous avez la capacité de contrôler, voire d'éliminer, le souci de porosité, surtout avec des géométries simples. Cela est vrai tant que les exigences de l'application sont de retenir un gaz ou un liquide autour des pressions atmosphériques. Ce ne sera pas aussi efficace à des pressions/vide plus élevées, ou avec des géométries de pièces complexes.

La première étape consiste à adresser l'orientation de la construction sur le plateau. Cela nécessitera votre jugement et les besoins de l'application. La règle la plus importante est d'orienter la pièce de sorte que la plupart des surfaces soient orientées verticalement.

Une fois l'orientation optimale déterminée, l'étape suivante consiste à ajouter plusieurs contours aux parois verticales (image du bas). Fondamentalement, cette technique repose sur l'utilisation de contours supplémentaires et réduit ou élimine ainsi les raster de ces couches. L'existence de raster dans un modèle augmente le risque de fuite, en raison des espaces d'air qu'ils créent comme montré ci-dessous (image du haut).

Depuis la barre d'outils Groupes, vous pouvez configurer les paramètres pour réduire les espaces d'air en suivant ces étapes :

1. Déterminez l'épaisseur de paroi en mesurant à chaque couche, puis faites le calcul : épaisseur de paroi = nombre de contours × largeur de contour. Vous pouvez sélectionner une plage de couches ayant les mêmes épaisseurs de paroi.
2. Configurez des Groupes personnalisés pour chaque épaisseur et ajoutez les couches aux groupes. Dans chaque groupe, vous pourrez contrôler le nombre de contours et leurs largeurs respectives.
3. Sélectionnez la fonction Lier les contours et ajoutez un léger espace d'air négatif entre contours lorsque possible. Cette fonction créera des trajectoires d'outils continues en éliminant les points de départ et d'arrêt entre chaque contour.

Dans cet exemple, montré dans les paramètres d'un groupe personnalisé, j'ai une épaisseur de paroi de 2,54 mm (0,100 pouce). J'ai utilisé cinq (5) contours avec une largeur de 0,508 mm (0,020 pouce). J'ai également coché la case Lier les contours et lui ai donné un espace d'air de -0,025 mm (-0,001 pouce). Alternativement, vous pouvez appliquer Largeur de contour et Lier les contours globalement si cela convient à vos besoins via le menu Configuration des trajectoires.

Note : La modification de certains de ces paramètres peut faire varier votre temps de construction et votre consommation de matériau. La meilleure pratique est d'exécuter un « drapeau vert » comme contrôle et de noter le temps et le matériau estimés avant de modifier les paramètres.

Ensuite, nous examinerons les raster, car vous en aurez probablement dans certaines zones. Par défaut, les contrôles d'angle de raster sont définis pour commencer à 45° et alterner par delta de 90° (voir ci-dessus). Ces zones de demi-tour alternées laissent des chemins ou des espaces d'air à travers les couches, c'est-à-dire les triangles noirs où les raster rencontrent les bords intérieurs des contours.

En sélectionnant Raster à décalage parallèle, Insight modifiera trois paramètres :

1. Fait varier le nombre de contours sur chaque couche afin de masquer les demi-tours de raster. Cela s'appliquera même si vous avez déjà configuré plusieurs contours.
2. Positionne les trajectoires d'outils raster parallèlement aux couches adjacentes (delta 0°).
3. Décale les trajectoires raster pour qu'elles couvrent les joints des couches précédentes.

Cela devrait vous donner un excellent point de départ pour le traitement des STL en préparation d'applications d'étanchéification FDM.

Voici un article sur d'autres techniques de post-traitement qui porteront l'étanchéification au niveau supérieur. Mais attention, car elles affecteront votre géométrie.

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Tags : Technologie FDM, Thermoformage, Ultem