MMF #5 : Maîtriser l'embedding de composants dans pièces 3D avec imprimantes Markforged

Markforged Mechanical Features (MMF) est une série de posts qui distillent les meilleures pratiques éprouvées pour concevoir composants d'ingénierie conventionnels et features mécaniques optimisés pour l'impression 3D composite-renforcée sur machines Markforged.

La semaine dernière nous avons montré comment le surimpression d'écrous peut créer des connexions robustes dans pièces industrielles. Cette entrée étend ce concept en démontrant comment embedder des composants distincts — ou même différents matériaux — directement dans une impression. La technique est simple : démarrez l'impression, pausez à une couche prédéterminée, insérez le composant, et reprenez. L'imprimante construira alors par-dessus la pièce embarquée.

L'embedding est idéal pour intégrer de l'électronique, créer des pièces multi-matériaux, ou prototyper des composants haute coût avant de s'engager en fabrication grande série. Pour illustrer, j'ai conçu une pince 3-en-1 avec un corps Onyx rigide renforcé fibre de verre et poignées nylon ergonomiques.

Dans ce design, les mâchoires de la pince sont imprimées en Onyx, tandis que les poignées — fabriquées en nylon tough — sont insérées pendant la pause. Le résultat est un outil qui se sent solide yet confortable.

Conception de la cavité

Commencez par sélectionner la face de construction qui exposera la surface supérieure de la cavité. Pour la pince, la cavité réside sur le dessous des poignées. Créez le vide en soustrayant la pièce embarquée de la géométrie hôte — en assurant que le toit de la cavité est plat. Si la pièce embarquée a des chanfreins ou congés, supprimez-les ; l'imprimante a besoin d'une surface de niveau pour reposer.

Ensuite, vérifiez qu'aucune portion du composant embarqué ne s'étend au-dessus du plafond de la cavité ou trop près de la tête d'extrusion. Sur la Mark Two, la buse se trouve environ 35 mm du front de la tête d'impression. Les pièces qui dépassent dans cette zone risquent la collision. Positionnez la cavité pour que la pièce embarquée projette vers le front de l'imprimante, gardant le dégagement supérieur au-dessus de 35 mm.

Après soustraction, appliquez un offset de tolérance d'environ 0,08 mm sur toutes les surfaces de la cavité. Ce buffer garantit un ajustement flush quand l'impression reprend, prévenant problèmes d'adhérence de couche ou interférence mécanique.

Si le toit de la cavité est irrégulier, considérez ajouter un insert secondaire qui conforme à la géométrie supérieure de la pièce embarquée. Cette stratégie, détaillée dans notre post précédent sur le surimpression d'écrous, assure un ajustement sécurisé. Sinon, incliner légèrement le toit au-dessus du composant peut marcher, mais peut laisser la pièce légèrement lâche.

Quand possible, évitez le matériau de support pour garder la cavité claire. Si les supports sont inévitables — comme pour géométries de poignée complexes — retirez-les avant d'insérer le composant ; le couplage cinématique du plateau Markforged rend le retrait sans tracas.

Insertion des pauses dans Eiger

Ouvrez la vue interne d'Eiger et ajoutez une pause juste avant la couche qui commence le toit de la cavité. Notez la durée de pause attendue pour timer votre intervention précisément. La désactivation des supports est recommandée si votre design ne les requiert pas ; si vous en avez besoin, ils peuvent être retirés une fois l'impression en pause.

Positionnez votre modèle sur le plateau pour pouvoir atteindre la cavité rapidement. Pour la pince, la cavité se trouve près du front, permettant insertion rapide de l'assemblage mâchoire.

Ajout du composant

Le timing est critique. L'imprimante Markforged est une machine FFF : le filament chauffe, extrude, puis refroidit, causant un léger retrait. Si la pause est trop longue, la couche précédente peut perdre adhérence, affaiblissant l'impression. Travaillez vite — idéalement dans la fenêtre de pause notée dans Eiger.

Quand la cavité requiert des supports — comme le fond de poignée complexe — retirez-les immédiatement après la pause d'impression et avant d'insérer la pièce. Le plateau cinématique revient alors à sa position originale, prêt pour la reprise d'impression.

Insérez le composant flush avec — ou légèrement en dessous — la couche en pause. Une pièce surélevée peut causer bourrage de tête d'impression ou colmatage filament, ruinant l'impression.

Une fois la pièce en place, reprenez l'impression. Le plateau Markforged se verrouillera automatiquement en place, et l'imprimante continuera à déposer du matériau par-dessus la pièce embarquée.

Si la pièce embarquée n'est pas une impression Markforged, appliquez une fine couche de l'adhésif plateau standard de l'imprimante sur la surface supérieure de la cavité avant insertion. Cet adhésif améliore l'adhérence entre la poignée nylon et la structure sous-jacente.

Après impression de deux pinces et installation d'un petit goujon au joint, le résultat final est un outil fonctionnel avec mâchoires interchangeables et poignées ergonomiques — entièrement intégré en une seule construction.

Fichiers au téléchargement :

Pince et goujon MFP (Onyx + fibre de verre)

Poignées MFP (Nylon)

Mâchoire custom MFP (Nylon)

Pince STL

Goujon STL

Poignée STL

Mâchoire custom STL

Autres applications

Le surimpression débloque un large éventail de possibilités : des assemblages électromécaniques pleinement intégrés aux prototypes multi-matériaux et pièces surmoulées. Que vous embarquiez écrous cachés, roulements, ou électronique, les mêmes principes de design de cavité s'appliquent. Partagez vos propres projets sur Twitter, Instagram, ou Facebook pour rejoindre la communauté.