Comment construire des charnières imprimées 3D durables pour prototypes précis

Le prototypage par fabrication additive vous permet de voir l'assemblage entier en condition de fonctionnement et de faire des ajustements où nécessaire. Cependant, une charnière imprimée 3D apporte certaines complexités à la configuration même si les charnières vivantes sont un concept assez simple.

Il y a des façons de contourner en utilisant des rubans ou en assemblant des composants plus petits. Cependant, ils ne sont pas aussi efficaces qu'imprimer la pièce entière ensemble. Les prototypes dans ces cas ne sont pas non plus précisément comme votre produit final.

L'impression 3D de la charnière est une excellente, bien que compliquée, alternative qui assure que vos prototypes sont parfaits. Bien que ce soit difficile, il y a encore des façons pour vous d'assurer que vous obtenez les meilleurs résultats.

Cet article examinera les meilleures pratiques pour développer d'excellentes charnières imprimées 3D qui fonctionnent bien et assurent que vos prototypes sont exactement ce dont vous avez besoin.

Charnières imprimées 3D : aperçu rapide

Les charnières vivantes sont un des éléments mécaniques les plus simples qui connectent deux parties rigides. Des plus petites choses comme vos portes à une configuration industrielle élaborée, vous trouverez des charnières partout.

Les charnières imprimées sont exactement ce que leurs noms suggèrent. Elles opèrent de la même façon aussi, cependant, la différence est dans leur design. Construire une charnière qui réplique exactement la pièce originale dans le prototype est challengeant, mais vous devrez utiliser les bons matériaux et techniques.

Comme règle générale, il est important de se rappeler que tout composant mobile imprimé 3D, incluant charnières vivantes, nécessite des espaces d'air. Vous devrez ajouter ces espaces d'air ou espaces négatifs dans votre design pour les prototypes les plus réalistes.

Cependant, il y aura de nombreuses instances où vous devrez modifier votre design un peu pour le rendre convenable pour le moulage par injection ou tout autre processus de fabrication que vous sélectionnez.

Les avantages de l'impression 3D d'une charnière pour le prototypage

Les charnières sont une excellente solution si vous cherchez une solution viable et peu coûteuse pour joindre deux parties rigides ensemble. Elles offrent une connexion sécurisée et fonctionnelle avec la flexibilité d'ouvrir et fermer des choses.

Les charnières imprimées 3D viennent avec le même ensemble d'avantages que toute charnière. Selon l'application, vous choisirez soit d'imprimer une charnière en pièces ou d'imprimer la chose entière ensemble. Les deux sont des façons viables, mais la dernière est meilleure. Voici quelques raisons pourquoi.

1 – Coûts réduits

Les charnières vivantes sont assez simples dans leurs opérations. Imprimer la chose entière ensemble au lieu de pièces séparées réduit les coûts globaux. Si vous comptez sur un service d'impression 3D, alors vous saurez comme c'est important de réduire les coûts d'impression 3D autant que possible en ciblant tous les facteurs déterminants.

Vous n'avez pas à passer de temps sur l'assemblage ou autres post-processus. Cependant, vous aurez besoin d'un peu plus de temps pendant la phase de design car les charnières ont des exigences de design différentes.

2 – Durabilité améliorée

Les charnières doivent ouvrir et fermer répétitivement. L'impression 3D des structures globales vous donne la durabilité supplémentaire dont vous avez besoin pour assurer que votre prototype reste dans la condition parfaite dont vous avez besoin.

3 – Meilleure apparence

Finalement, vous pourriez avoir besoin de présenter votre prototype devant des investisseurs ou votre patron. Donc, une charnière propre avec de belles finitions de surface donne la vraie image du design et a simplement meilleure allure que n'importe quelle autre solution régulière en même temps. N'est-ce pas excellent ?

7 façons de développer la meilleure charnière imprimée 3D pour tout prototype

Maintenant que vous êtes au courant des bases d'une charnière imprimée, la prochaine question est comment en faire une. Il est important de réitérer une fois de plus que l'impression 3D d'une charnière est un peu complexe malgré la simplicité du composant lui-même.

Donc, il y a plusieurs facteurs à considérer quand vous décidez de commencer le processus d'impression pour la charnière vivante. Certains d'entre eux sont le design lui-même, ses dimensions, le matériau, l'orientation, le processus, et les post-processus que vous faites. Regardons chacun en détail.

1 – Le design de la charnière imprimée 3D

Avant d'apprendre comment imprimer une charnière 3D, vous devez connaître ses éléments de design. Les exigences de design pour charnières imprimées sont très similaires aux régulières. Vous devez sélectionner un rayon de fond approprié et un évidement plus serré pour les meilleures opérations.

Le design dicte la quantité de stress sur votre charnière vivante. Plus il y a de stress dessus, plus tôt elle échouera. Donc, vous devez être prudent à ce sujet.

2 – Épaisseur de la charnière

L'épaisseur est un autre paramètre que vous devez considérer pendant la phase de production. Les charnières devraient avoir un maximum de 2 contours car cela aide avec le processus d'impression.

Généralement, il y a une relation directe entre l'épaisseur de paroi de la charnière 3D et le nombre de cycles avant échec. Cependant, vous devez être prudent sur la difficulté de fabrication et les contraintes de traction, qui augmentent aussi avec l'épaisseur du matériau.

3 – Propriétés du matériau

Les charnières nécessitent résistance, endurance et flexibilité. Quelque matériau que vous choisissez doit avoir une haute résistance à l'impact et les propriétés de matériau appropriées selon les opérations répétées sans aucune crainte.

4 – La bonne imprimante pour le travail

Toutes les imprimantes 3D ne sont pas les mêmes. Les experts savent que différents types d'imprimantes fonctionnent bien avec différents types de matériaux et designs. En tant que designer, vous devez vous assurer que vous utilisez la meilleure combinaison pour d'excellents résultats.

La bonne imprimante vous donnera le meilleur coût et polyvalence. Les charnières imprimées ou tout autre prototype d'impression 3D ont un avantage inhérent. Vous pouvez tester de nombreuses itérations et variations du design sans aucune configuration additionnelle. Donc, l'imprimante que vous sélectionnez devrait aussi avoir les caractéristiques requises dont vous avez besoin.

5 – Orientation d'impression

Selon le type d'imprimante que vous utilisez, vous devrez être prudent sur le plan que vous sélectionnez. Par exemple, les imprimantes FDM avec pièces dans le plan horizontal délivrent plus de résistance. Pendant la phase d'impression, vous devrez être prudent sur les réglages et calibrations que vous sélectionnez. Autrement, votre charnière ne sera pas aussi efficace.

6 – Processus d'impression 3D

Avec les processus et matériau, vous devez aussi être prudent sur la technologie que vous sélectionnez. Différentes règles de design s'appliquent et les processus d'impression 3D suivants fonctionnent le mieux avec les charnières vivantes.

1. Modélisation par dépôt de filament fondu (FDM)
2. Frittage sélectif par laser (SLS)
3. Material Jetting (Jet de matière)

7 – Post-traitement

Généralement, les matériaux imprimés 3D n'ont pas besoin de post-traitement. Cependant, vous pouvez augmenter les propriétés de fatigue par recuit après le processus d'impression.

Le recuit est un processus simple où vous chauffez le matériau jusqu'à ce qu'il devienne flexible. Une fois que vous atteignez cette température, vous devrez attendre qu'il refroidisse. Faites-le plusieurs fois et votre charnière imprimée sera capable de supporter plus de charge et délivrer de meilleurs résultats.

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Exemples de charnières imprimées 3D

Maintenant que vous êtes au courant des avantages de l'impression 3D d'une charnière, il est temps de regarder quelques variations populaires que vous pouvez obtenir d'une charnière imprimée 3D. Certaines sont des prototypes réels tandis que certaines sont de simples preuves de concept.

Voici les 5 meilleures variations de designs de charnière imprimée.

La charnière paramétrique

La charnière paramétrique est peut-être la plus simple, pourtant la plus versatile variation qui existe. Vous pouvez la trouver dans vos portes ou tout autre assemblage où vous avez besoin de connecter deux éléments rigides.

Pour les charnières imprimées 3D, cette variation requiert de la finesse et les bonnes caractéristiques techniques. Faites-le bien et ça peut aider en prototypage et même l'utiliser pour renforcer ou remplacer les charnières défectueuses dans vos applications quotidiennes.

Clip de sac

C'est un autre article commun avec un design extrêmement simple et une pléthore d'applications domestiques. C'est une pièce pliable simple qui va sur le dessus d'un sac ouvert pour le sceller à nouveau. Le fil unique sur le clip de sac peut vous permettre de stocker des articles alimentaires essentiels d'une façon qui retient leur fraîcheur sur un temps plus long.

Boîte à charnière

Cette preuve de concept a de nombreuses applications dans l'industrie grand public à cause de son potentiel d'emballage. Cependant, les applications de charnières sont assez limitées dans ce domaine.

Robot articulé

C'est une autre application de charnière avec beaucoup de polyvalence. Vous pouvez combiner rotules et charnières pour construire de multiples articles incluant le design d'un robot ou figurines.

Chaîne porte-câbles

Les chaînes porte-câbles comprennent de nombreuses charnières jointes et ont de multiples applications en machinerie industrielle, ascenseurs, etc. Les prototyper avec des charnières imprimées 3D peut vous aider à perfectionner le design et assurer sa viabilité.

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FAQ sur l'impression 3D de charnières vivantes

Puis-je imprimer des pièces qui bougent en 3D ?

Oui, absolument. C'est plus que possible d'imprimer des pièces mobiles en 3D. Vous pouvez soit imprimer vos pièces séparément et les assembler plus tard, soit imprimer le tout d'un coup. L'approche dépend de multiples facteurs comme la complexité de votre design, propriétés du matériau, capacités de l'imprimante, et bien plus.

Pourquoi les charnières imprimées 3D sont importantes ?

Généralement, une charnière ou tout autre design vous aide à prototyper efficacement. Vous pouvez créer une preuve de concept et multiples autres variations du produit avant d'investir plus d'argent dans un moulage par injection ou toute autre configuration de fabrication de haut volume.

Y a-t-il des imprimantes spéciales pour l'impression 3D de charnières vivantes ?

Non, il n'y a pas d'imprimantes spécifiques conçues spécifiquement pour charnières. Toute imprimante 3D peut théoriquement vous délivrer une excellente charnière imprimée tant que vous remplissez les exigences de design et autres étapes de base. Cependant, avoir la bonne combinaison de matériau, imprimante et approche de design sont importants. Vous pouvez le faire vous-même ou même prendre l'aide d'un service d'impression 3D pour projets importants avec peu ou pas de marge d'erreur.

Y a-t-il des matériaux recommandés pour charnières imprimées 3D ?

Alors que les charnières conçues de l'impression 3D peuvent être de n'importe quel matériau. Vous trouverez souvent une charnière vivante PLA ou PETG plus facilement. À part ça, le Nylon, différentes combinaisons de résine, et matériaux caoutchouteux sont d'excellents choix.