Prévenir le gauchissement des pièces imprimées 3D : conseils d'experts en conception

La conception pour l'impression 3D (DF3DP) est une série de blog qui partage des astuces et techniques éprouvées pour toute imprimante FFF. Notre objectif est de vous aider à réduire les coûts, le temps d'impression et d'obtenir la pièce exacte que vous voulez du premier coup.

Si vous avez déjà imprimé avec une machine FFF, vous avez probablement vu de grandes pièces ou de forme étrange se gauchir. Le gauchissement vous force à post-traiter, tailler ou accepter une base inégale qui aurait dû être plate.

Le gauchissement n'est pas un défaut d'une imprimante particulière ; c'est une conséquence de la déformation thermique. Les thermoplastiques se dilatent quand ils sont chauffés et se contractent quand ils refroidissent. Comme les couches FFF sont déposées chaudes puis refroidies, chaque nouvelle couche tire sur le matériau déjà durci. La contrainte accumulée cause le recourbement ou le décollement de la pièce du plateau.

Deux contre-mesures pratiques côté machine maintiennent la pièce au chaud et préviennent le gauchissement : un plateau chauffant et une enceinte chauffée. Ces solutions maintiennent l'impression entière à une température stable, éliminant le retrait de refroidissement qui entraîne le gauchissement. Les adhésifs (comme ceux que nous utilisons) et un refroidissement progressif aident aussi, car la pièce reste collée au plateau pendant qu'elle se rétracte.

Cependant, la stratégie la plus efficace commence à l'étape de conception. Les imprimantes 3D ont des limites comme tout autre procédé de fabrication. Par exemple, la plus petite caractéristique qu'une machine FFF peut produire est définie par la taille de la buse et la précision du portique. Quand une conception pousse ces limites, le gauchissement est presque inévitable. Les cinq directives suivantes vous aident à concevoir des pièces qui restent plates pendant l'impression.

1. Utilisez des congés et des formes arrondies

Les angles vifs concentrent les contraintes. Quand une section longue et mince se contracte, les coins se relèvent, produisant le « recourbement » classique vu dans de nombreux exemples de gauchissement. En remplaçant les arêtes vives par des congés, vous répartissez la contrainte sur une plus grande surface, réduisant la traction sur un point unique.

Dans notre pièce de test, l'ajout de congés à chaque coin a réduit le gauchissement de près de moitié. Le fond arrondi donne aussi une petite lèvre qui facilite le retrait du plateau.

Après la modification, la pièce est restée plate et n'a nécessité qu'un post-traitement minimal.

2. Orienter la pièce avec sa plus grande face vers le bas

Chaque couche ajoute plus de matériau qui veut se rétracter. Si la section transversale augmente en montant, les couches inférieures subissent une traction plus forte des couches supérieures, amplifiant la force de gauchissement. Imprimer avec la plus grande face sur le fond répartit la charge plus uniformément et augmente la surface de contact avec le plateau, améliorant l'adhérence.

Nous avons imprimé le même prisme tronqué à l'envers, et le résultat était un fond parfaitement plat — aucun gauchissement.

3. Ajoutez un bord (brim)

Un brim est une couche supplémentaire de matériau qui entoure la base de votre pièce. Il agrandit la surface de fond effective et agit comme un « tampon » qui absorbe les contraintes qui soulèveraient autrement la pièce.

Les brims fournissent aussi une surface solide pour les structures de support, les empêchant de se recourber en se contractant. Le brim absorbe la majeure partie du gauchissement, gardant la pièce principale plate.

4. Concevez un brim personnalisé si nécessaire

Les réglages de brim standard sont parfois insuffisants, surtout sur des formes complexes avec des points de contact irréguliers. Dans ce cas, créez un brim personnalisé en ajoutant de petits « points » arrondis aux coins clés de la pièce. Ces points augmentent la surface dans les zones critiques, ancrant l'impression plus solidement.

Nos brims personnalisés performent aussi bien que l'option intégrée et sont idéaux pour des designs complexes.

5. Renforcez les couches de fond avec fibre composite

La Mark Two de Markforged peut déposer de la fibre continue dans une impression, augmentant dramatiquement la rigidité et la stabilité dimensionnelle. Ajouter de la fibre aux premières couches verrouille la base en place, rendant virtuellement impossible le gauchissement de la pièce.

Pour un bénéfice maximal, placez de la fibre aux surfaces du fond et du haut — cette construction sandwich optimise la résistance torsionnelle, comme décrit dans notre guide de conception composite.

La pièce de test renforcée est restée plate, même sans modification de conception.

Astuce bonus : Imprimez en Onyx pour la stabilité dimensionnelle

L'Onyx est un nylon micro-renforcé carbone qui résiste à la déformation thermique plus que le nylon standard. Les pièces imprimées en Onyx gauchissent significativement moins, fournissant un résultat plus stable dimensionnellement sans besoin de renforcement fibre.

Essayez ces techniques sur les fichiers STL et MFP que nous fournissons et partagez vos résultats. Si vous avez des questions ou suggestions pour de futurs articles, envoyez-nous un email à printstronger@markforged.com.