Conception de charnières intégrées robustes en impression 3D : guide pratique

Saviez-vous que les charnières intégrées (living hinges) sont possibles avec l'impression 3D ? Voici quelques domaines à garder à l'esprit lors de la conception de fonctions de charnière pour que la fonctionnalité et l'intégrité de votre pièce restent intactes.

Procédé
Nous proposons deux procédés pour l'impression 3D de matériaux thermoplastiques ou thermoplastiques-like : le frittage sélectif par laser (SLS) et la stéréolithographie (SL). Mais seul le SLS produira des pièces avec la fonctionnalité requise pour une charnière intégrée.

Matériau
Chaque fois que nous voyons le potentiel d'une charnière intégrée dans une pièce imprimée en 3D, nous vous orienterons fortement vers le SLS. Le SLS utilise du nylon thermoplastique, principalement le PA11 Noir, qui est un matériau nylon 11. Le PA11 Noir a un allongement à la rupture (EB) accru de 14-51 % suivi du PA12 Blanc avec un EB de 24 %.

Cependant, vous ne pouvez pas prendre une pièce produite en PA11 Noir ou PA12 Blanc et vous attendre à ce qu'elle fonctionne comme une charnière intégrée sans un procédé secondaire au préalable. Lorsque vous avez une charnière intégrée, nous devons connaître la direction ou l'amplitude de mouvement dans laquelle la charnière peut fonctionner. C'est crucial car nous recuisons la pièce en la chauffant à 121-135 °C (250-275 °F) et fléchissons la charnière dans l'amplitude de mouvement prévue. Cela prolonge la durée de vie de la charnière intégrée en étirant le matériau au lieu de fracturer les chaînes de résine.

La SL propose des matériaux de type thermoplastique, mais ils ne sont pas recommandés pour les applications de charnière intégrée. Le Somos 9120 est notre matériau le plus flexible de toutes les résines SL avec un allongement à la rupture (EB) de 15-25 %.

Conception
Toute conception de charnière intégrée ne fonctionnera pas, surtout si vous êtes habitué à concevoir, par exemple, pour des couvercles en polypropylène moulés par injection sur ces contenants de lingettes humides.

Premièrement, oubliez ce que vous avez appris sur la conception traditionnelle des charnières intégrées, car une charnière en SLS ne peut pas avoir 0,33 mm (0,013 po) d'épaisseur, ce qui peut entraîner la rupture de la pièce. Idéalement, nous recommandons une plage d'épaisseur de 0,5 à 1 mm (0,020 à 0,040 po) dans la direction de construction horizontale afin que la pièce puisse s'étirer et se replier sur elle-même.

Deuxièmement, nous exigeons que la longueur de la charnière soit beaucoup plus longue qu'un design moulé par injection. Pour un pli à 90 degrés, nous aimons généralement voir une longueur minimale de 1,27 mm (0,050 po), et pour un pli à 180 degrés, une longueur minimale de 3,81 mm (0,150 po) est recommandée.

Il n'y a pas de nombre garanti de cycles de flexion que votre charnière peut supporter, mais nous avons vu des pièces capables d'en supporter des centaines. Pour vous assurer que vos pièces fonctionnent comme nécessaire, veuillez contacter nos ingénieurs du service client en appelant le 877.479.3680 ou en leur envoyant un courriel à ADMIN@MFGROBOTS.COM.