Maîtriser les filetages en impression 3D : Guide complet pour débutants

Les vis et filetages sont parmi les fixations les plus populaires au monde car ils permettent un assemblage pratique dans de multiples assemblages complexes. Pour les pièces imprimées en 3D, les filetages sont un élément important qui peut permettre l'utilisation de vis et fixations standard du commerce. Cependant, l'impression 3D de filetages et leur incorporation dans la conception peut être un défi sans le bon processus.

Cet article survole les bases des filetages imprimés en 3D et discute des meilleures pratiques qui livrent des résultats constants sans complexités ajoutées.

Les avantages de l'utilisation de l'impression 3D pour les filetages

Avant de passer aux détails des filetages imprimés en 3D, il est important de mettre en lumière pourquoi l'industrie préfère les utiliser.

Permettre des conceptions complexes

Premièrement, l'impression 3D de filetages permet la création des conceptions les plus complexes car il y a seulement quelques limitations à la technologie. De même, d'autres méthodes comme l'usinage et le moulage ont plusieurs problèmes, défauts matériels internes et autres problèmes de qualité lors de la création de formes complexes et intégrées.

Les imprimantes 3D, cependant, construisent les pièces directement en couches ce qui permet une meilleure flexibilité et performance. De plus, les filetages de vis imprimés en 3D n'ont pas toujours à être en surface comme les autres méthodes de fabrication. Ils peuvent être cachés au milieu ou dans d'autres zones où il est extrêmement difficile d'ajouter des filetages en utilisant d'autres méthodes.

Avoir une finition lisse

En plus des avantages mentionnés, un autre bénéfice de l'impression 3D de filetages est la finition de surface. De plus, ces surfaces sont assez lisses et nécessitent peu ou pas de post-traitement. De plus, d'autres procédés comme le moulage et l'usinage nécessitent des ressources significatives pour préparer la pièce par meulage, tournage et autres opérations. Cependant, le processus devient différent dans le cas de la fabrication additive où il n'y a pas besoin de post-traitement supplémentaire une fois la pièce terminée.

Filetages imprimés avec précision

De plus, un autre avantage de l'utilisation d'imprimantes 3D est la précision, la constance et la haute tolérance. Certaines applications exigent tout cela en raison de leur sensibilité et l'utilisation de l'impression 3D semble être la seule réponse viable.

Option rentable

Une chose plus favorable à propos de l'utilisation de filetages de vis imprimés en 3D et d'autres pièces est la rentabilité pour les configurations à petite échelle. De plus, l'utilisation de l'impression 3D pour le prototypage est l'une des phases les plus importantes de tout projet de conception, et l'utilisation de l'usinage traditionnel ou d'autres méthodes peut consommer beaucoup de temps et de ressources. L'utilisation de l'impression 3D à la place peut économiser à la fois du temps et des ressources significatives ce qui facilite les itérations multiples et aide à optimiser les conceptions pour améliorer la performance globale du projet.

Termes de conception pour l'impression 3D de filetages

Avant de passer à l'incorporation de filetages internes et externes dans une conception d'impression 3D, il est important de discuter de certains des termes de conception les plus courants que quiconque associé au domaine devrait connaître.

Terme	Description
Filetages externes ou internes	La seule différence entre ces filetages est leur emplacement. Les filetages internes restent dans la surface et ne peuvent pas être vus. Les filetages externes, cependant, restent sur la surface. Boulons et écrous sont l'exemple parfait où les filetages sur le boulon sont externes tandis que les écrous ont des filetages internes.
Pas	Cela fait référence à la distance entre deux points adjacents sur une vis.
Diamètre majeur	Le diamètre global de la vis commence de l'extrémité la plus lointaine du filet au centre de la vis.
Diamètre mineur	Le diamètre de la vis sans considérer les dimensions du filetage. De plus, c'est aussi appelé diamètre de fond.
Axe de filetage	La ligne imaginaire passe par le centre du cylindre dans une vis.
Fond (Root)	Le creux interne de la vis court autour de la surface filetée.
Crête (Crest)	Le point le plus haut de la vis qui est le plus loin du centre.
Tête	La tête fait référence à la zone exposée supérieure de la vis qui est utilisée pour la tourner.
Forme	La forme est le profil global du filet. Les profils triangulaires ou hexagonaux sont parmi les plus courants.
Conicité (Taper)	Certains filetages ne restent pas en ligne droite avec les crêtes adjacentes parallèles. Ils ont plutôt un filetage conique qui aide à fournir une prise et étanchéité plus serrées.
Filetages gros & fins	Cela fait référence à l'espacement des filetages. Plus les filetages sont fins, plus le nombre de filetages par unité de distance est grand. De même, les filetages gros sont l'opposé et ont un nombre inférieur de filetages par distance.
Filetages métriques	Les filetages métriques ont une distance mesurée en unités SI.
Filetages en pouces	La distance dans ces filetages est en unités américaines, qui sont en pouces.

Guide de conception pour l'impression 3D de filetages

L'incorporation d'une conception filetée dans n'importe quelle conception d'impression 3D nécessite une précision minutieuse. Cependant, comme indiqué avant, le processus est plus flexible et intuitif comparé aux autres méthodes traditionnelles que l'industrie utilise.

Logiciel

La première question sur les pièces filetées concerne le logiciel à utiliser. Y a-t-il un logiciel spécial pour les pièces filetées ? La réponse est non. Les concepteurs peuvent incorporer des filetages ou toute autre caractéristique dans une pièce d'impression 3D avec le même logiciel. Par exemple, quelqu'un utilisant Fusion 360 ou SolidWorks n'aura pas à changer de programme.

De plus, les bases sont plus importantes. Quiconque connaît les terminologies de base, leur effet et l'exigence globale du projet ajouterait facilement les filetages dans le fichier de conception en utilisant des fonctions très simples et faciles à utiliser. Indépendamment du programme logiciel, la fonction de base pour créer des pièces filetées reste la même. Cependant, les étapes diffèrent légèrement selon qu'un filetage externe ou interne est nécessaire.

Filetages externes

• Dessiner un cercle de diamètre égal au diamètre majeur du filetage
• Utiliser la fonction d'extrusion pour créer un cylindre de la longueur requise
• Cette étape est un peu différente selon le logiciel. Trouver l'option pour créer des filetages dans l'onglet pertinent. Ajouter tous les détails comme le pas et le diamètre mineur et exécuter la fonction pour créer le filetage.

Filetages internes

• Dessiner un hexagone de la même taille que les filetages
• Extruder la forme à la longueur requise
• Créer un trou au centre et définir le diamètre comme le diamètre majeur du filetage
• Sélectionner la surface interne du trou et créer les filetages en utilisant l'option pertinente sur le programme
• Cliquer sur la taille de filetage et sélectionner tous les autres paramètres avant de valider

Considérations et paramètres d'impression 3D

Le processus pour l'impression 3D de filetages est assez direct. Cependant, ce n'est pas toujours facile en raison de plusieurs considérations impliquées. Le facteur limitant le plus important est la taille car il est considérablement plus difficile d'ajouter des filetages avec un diamètre plus petit.

De plus, la plus petite taille possible pour une configuration dépend des caractéristiques de l'imprimante 3D. Pour les diamètres plus grands, n'importe quelle imprimante 3D peut fonctionner car le filetage a assez de temps pour refroidir pendant que la buse est ailleurs. De même, pour les diamètres plus petits, il est toujours préférable de tester l'imprimante 3D au préalable pour éviter tout problème plus tard.

En dehors des caractéristiques de l'imprimante, le calibrage et les paramètres sont aussi importants pour des résultats fiables. Voici quelques directives générales pour assurer la fiabilité et la constance dans la performance de l'imprimante 3D quand il s'agit de filetages.

• Assurer que l'imprimante et l'extrudeur sont correctement calibrés
• Niveler le plateau de l'imprimante 3D
• Optimiser la conception pour toujours assurer que l'imprimante crée les filetages verticalement
• S'assurer que les supports n'entrent pas dans les filetages. Sinon, ce sera difficile à retirer
• Utiliser au moins 4 couches verticales avec des parois de 2 mm pour assurer des filetages plus résistants
• Sélectionner la densité d'infill selon l'application mais ne pas la régler en dessous de 25 % en aucune circonstance

Façons courantes d'ajouter des filetages aux pièces imprimées en 3D

Il y a plusieurs façons d'incorporer des filetages dans une pièce imprimée en 3D. Le meilleur choix dépend de l'application et des exigences du projet. Cependant, les façons suivantes sont les plus courantes dans l'industrie.

Imprimer les filetages directement

Imprimer les filetages directement est parmi les moyens les plus efficaces d'incorporer des filetages dans une conception. C'est une façon idéale car elle permet une conception personnalisée et livre une flexibilité maximale aux utilisateurs.

Il y a, cependant, quelques limitations. L'impression directe de diamètres plus petits est assez difficile. De même, les filetages ne tiennent pas pour de longs cycles d'assemblage et démontage car les filetages ne seront pas assez résistants pour ajouter ou retirer une vis.

De plus, l'impression directe n'est pas une solution viable pour les situations où un certain nombre de copies sont nécessaires. Dans de tels cas, les fabricants ont soit besoin d'imprimantes additionnelles. Cependant, cela résulte en des coûts élevés.

Utiliser des inserts à chauffer (Heat-Set Inserts)

C'est une excellente option car l'impression 3D est plus courante avec les matériaux thermoplastiques et thermodurcissables.

Pour les pièces thermoplastiques, l'utilisation d'inserts à chauffer est une option viable car elle utilise la combinaison de chaleur et pression pour ajouter permanentement les filetages à une pièce existante. Le processus est extrêmement simple mais chronophage car il nécessite un traitement au fer à souder et d'attendre que la pièce refroidisse.

Pour les pièces thermodurcissables, le processus implique de maintenir l'insert avec de la colle aussi. Similaire aux matériaux thermodurcissables, ce processus a aussi un délai significatif car la colle nécessite du temps pour durcir avant l'installation de la vis.

Perçage et taraudage manuels

C'est l'un des moyens les plus rapides et économiques d'ajouter des filetages à une conception imprimée en 3D. Les filetages fourniront une excellente tenue, et l'équipement nécessaire pour les traiter est simple et facilement disponible dans presque tous les ateliers. Les filetages, cependant, ne seront pas trop forts et ils peuvent aussi augmenter le délai global car le processus lui-même est manuel.

Combinaison de plusieurs éléments

Finalement, peut-être l'approche la plus efficace est d'utiliser une combinaison de méthodes. Ajoutez des filetages imprimés en 3D dans les zones à accessibilité limitée et utilisez la combinaison des méthodes susmentionnées pour livrer les meilleurs résultats. Cependant, le délai sera élevé aussi car la plupart de ces méthodes nécessitent des temps de traitement significatifs.

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