Choisir le bon remplissage pour des impressions 3D solides et efficaces

Tous les utilisateurs d'imprimantes 3D savent que les pièces imprimées en 3D ont deux zones distinctes, la paroi (shell) et le remplissage (infill). Le bon paramétrage de ces deux valeurs influence la résistance mécanique, la finition, le temps d'impression et le coût. La paroi correspond aux murs extérieurs de la pièce, dans lesquels sont incluses à la fois les couches en contact avec le plateau d'impression et les couches supérieures qui attribuent la finition de surface finale.

Dans cet article, nous nous concentrerons sur la partie intérieure de la pièce, le remplissage (infill). Les logiciels de tranchage (Cura, Simplify3D, etc.) nous permettent de choisir la forme et le pourcentage de remplissage que nous voulons. Nous citons ci-dessous les configurations les plus importantes.

Pourcentage de remplissage en impression 3D

Le remplissage est la quantité de matériau qui occupe la partie interne de la pièce. Normalement, les logiciels de tranchage permettent de modifier le pourcentage de matériau de 0 % (pièce creuse) à 100 % (pièce totalement solide). En parlant toujours de la même configuration de hauteur de couche et de largeur de paroi, la valeur idéale du pourcentage de remplissage dépend de l'application finale de la pièce en question. Le pourcentage le plus utilisé, que de nombreux logiciels de tranchage utilisent comme valeur par défaut, est 20 %. Avec ce pourcentage, on obtient des pièces avec une résistance moyenne/élevée, un faible poids et un temps d'impression très efficace, ce qui se traduit par des pièces avec un bon rapport résistance/coût.

Pour les prototypes non fonctionnels, les maquettes et autres objets d'exposition simple, le remplissage recommandé est de 10 %. Avec un pourcentage aussi faible, on réduit les longs temps d'impression de figures complexes ou d'objets qui n'ont pas besoin de résistance à aucun type de contrainte. À l'inverse, tout utilisateur sait que pour obtenir une résistance maximale à la traction, il faut faire ses pièces à 100 % de remplissage, mais cela implique des coûts plus élevés, tant en temps qu'en matériau, et les pièces sont plus lourdes. En dehors des valeurs déjà mentionnées, nous recommandons d'étudier chaque cas en détail selon le rapport résistance/temps d'impression, en tenant compte que de 25 % à 50 % de remplissage, la résistance augmente de 25 % et de 50 % à 70 % de remplissage, la résistance n'augmente que de 10 %.

Image 1 : Différents pourcentages de remplissage

Notre recommandation est d'utiliser un remplissage de 10 % pour les figurines et objets qui ne supportent pas de charges, 20 % pour les pièces d'utilisation normale avec des charges faibles/moyennes, 60 % si vous avez besoin de fabriquer des pièces finales avec une résistance moyenne et valides pour être percées ou vissées, et enfin 100 % pour atteindre la résistance maximale du matériau. Nous tenons à souligner que l'orientation de fabrication des pièces affecte la résistance finale, c'est-à-dire l'orientation compte autant que le pourcentage de remplissage.

Type de remplissage

Selon le logiciel de tranchage utilisé, il existe différents types de remplissage, mais les quatre plus utilisés (Rectangulaire, Triangulaire ou Diagonal, Wiggle et Nid d'abeille) apparaissent dans tous (Simplify3D, Cura, Slic3r, etc.).

Remplissage rectangulaire

Par défaut, ces logiciels utilisent le remplissage rectangulaire, ce qui est logique pour avoir une structure solide dans toutes les directions et relativement rapide lors de la réalisation de couches perpendiculaires les unes sur les autres.

Remplissage triangulaire

Le remplissage triangulaire s'applique, comme dans les structures de la vie quotidienne, pour obtenir une résistance maximale dans la direction des parois, cela est dû à la décomposition à moitié de la force appliquée en étant à 45° les lignes qui forment chaque couche.

Wiggle remplissage

Au contraire, si notre besoin est d'obtenir une pièce aussi flexible, compressible et douce que possible, le meilleur remplissage est le Wiggle. Ce remplissage en zigzag augmente la force de rebond et fournit un soutien suffisant pour assurer le recouvrement total du dessus de la pièce.

Nid d'abeille remplissage (Tri-hexagonal)

Enfin, en s'appuyant sur la nature avisée, le remplissage en nid d'abeille (panneau d'abeille) de forme hexagonale est largement utilisé comme noyau pour donner de la résistance aux pièces en fibre de carbone et autres types de fibres. En impression 3D FDM/FFF, il offre aux pièces une grande résistance dans toutes les directions, supérieure au remplissage rectangulaire, mais avec un temps d'impression plus long.

À notre avis, le remplissage rectangulaire est suffisamment solide pour 90 % des applications d'impression 3D, les 10 % restants étant les cas où un remplissage très spécifique doit être utilisé.

Nos recommandations pour choisir le remplissage

La bonne configuration du remplissage est une étape très importante pour obtenir la résistance désirée dans les pièces fabriquées par impression 3D FDM/FFF. Notre recommandation est d'utiliser le remplissage rectangulaire avec une densité de 10 % pour les pièces non fonctionnelles, maquettes ou prototypes, 20 % de remplissage pour les pièces d'utilisation normale soumises à des charges faibles/moyennes et 60 % pour les éléments qui doivent supporter des charges élevées. Le type de remplissage et les valeurs de pourcentage doivent également être ajustés à chaque type d'imprimante 3D, et, si le matériau à utiliser est rigide (PLA, ABS, PETG, Nylon, etc.) ou flexible (Filaflex TPE ou TPU) pour obtenir le meilleur résultat possible.