Erreurs courantes de conception en impression 3D et solutions

À mesure que la technologie de l’impression 3D continue de se perfectionner, de plus en plus d’ingénieurs et de concepteurs utilisent les procédés de fabrication additive pour créer des prototypes de haute qualité et des pièces d’utilisation finale. Qu’il s’agisse de SLA, SLS, FDM, SLM ou MJF, la diversité des procédés et des options de matériaux offre de riches possibilités de conception.

Cependant, lors de l’impression réelle, certains problèmes délicats surviennent souvent. Ci-dessous, nous avons dressé une liste des défis les plus courants ainsi que des conseils pratiques pour les résoudre.

L’utilisation de fichiers STL à basse résolution en impression 3D peut entraîner une facettisation visible des surfaces courbes et un aspect rugueux, ce qui peut compromettre la qualité et l’esthétique de vos pièces imprimées. Pour garantir des impressions lisses et de haute qualité, la plupart des logiciels de CAO permettent d’ajuster la résolution d’exportation STL lors de l’enregistrement ou de l’exportation de vos modèles.

Pour une précision et une flexibilité encore accrues, nous acceptons également d’autres formats de fichiers CAO 3D tels que SolidWorks (.sldprt), STEP (.stp/.step) et IGES (.igs/.iges), qui conservent les données de surfaces paramétriques d’origine et contribuent à maintenir la plus grande précision d’impression.

Nous avons la liberté de concevoir des produits comme nous le souhaitons, mais en production réelle, certaines conceptions peuvent être impossibles à imprimer en raison des limites des équipements d’impression 3D. Il est donc important d’éviter, dès la phase de conception, des tailles de caractéristiques trop grandes ou trop petites. La taille minimale imprimable varie en fonction de la technologie d’impression 3D utilisée.

Les impressions SLA offrent non seulement une grande précision dimensionnelle, mais aussi une excellente qualité de surface, ce qui en fait un choix fiable pour les projets nécessitant une haute fidélité. Nos équipements peuvent imprimer des parois avec une épaisseur minimale de 0,4 à 0,6 mm. Pour les trous, nous recommandons un diamètre supérieur à 0,6 mm. Si le diamètre du trou est inférieur à 0,6 mm, il peut se boucher pendant l’impression. Si des trous plus petits sont nécessaires, nous proposons des services de post-traitement pour résoudre ce problème.

L’impression 3D métal peut être plus exigeante en ce qui concerne l’épaisseur des parois, celle-ci variant selon le type de métal et l’orientation d’impression. En général, nous pouvons imprimer des parois avec une épaisseur minimale de 0,8 à 1,5 mm. Pour les trous, nous recommandons un diamètre supérieur à 0,8 mm. Si des trous plus petits sont nécessaires, nos services de post-traitement peuvent aider à obtenir les résultats souhaités.

Nous avons également rencontré des problèmes géométriques potentiels, tels que des trous taraudés ou des trous borgnes placés trop près des parois extérieures. Lors de l’impression avec des matériaux en nylon, un espacement insuffisant peut entraîner la fusion des caractéristiques entre elles pendant le processus de frittage.

En impression 3D, le gauchissement des pièces imprimées est un problème courant. Les matériaux se rétractent en volume lorsqu’ils refroidissent après avoir été chauffés, fondus ou frittés. Les différents matériaux présentent des coefficients de dilatation thermique et des taux de retrait variables, ce qui influence leur sensibilité au gauchissement.

Par exemple, l’impression par poudre SLS (Selective Laser Sintering) utilise la chaleur pour fusionner la poudre et former des pièces solides. Cependant, la chaleur générée pendant la fabrication peut provoquer le gauchissement des pièces. La taille de la pièce et son épaisseur globale sont des facteurs clés influençant le risque de gauchissement :

• Les pièces de grande taille sont plus susceptibles de se déformer.
• Les pièces plus fines ou d’épaisseur irrégulière sont plus proches de la taille minimale des caractéristiques et présentent donc un risque de gauchissement plus élevé.

Si le gauchissement peut affecter votre conception, nous recommandons les solutions suivantes :

Concevez des pièces avec une épaisseur quasi uniforme d’environ 3 mm afin d’améliorer la stabilité structurelle.

Utilisez des nylons chargés en verre ou en minéraux, tels que le PA 12 avec 30 % de charge en verre, afin de réduire efficacement le risque de gauchissement.

En production réelle, les problèmes de porte-à-faux sont fréquemment rencontrés. Par exemple, lors de l’impression de la lettre « Y », la partie ramifiée constitue une structure en porte-à-faux typique, car elle doit s’étendre couche par couche dans le vide. Si l’angle de porte-à-faux est trop important (dépassant environ 45° ou se rapprochant de l’horizontale) et qu’aucun support n’est prévu, des problèmes tels que l’affaissement, l’effondrement, voire l’échec de l’impression peuvent survenir.

De nos jours, l’impression 3D est très répandue et offre une grande variété de matériaux disponibles. Ces matériaux présentent des propriétés similaires à celles des plastiques moulés par injection, mais ils ne sont pas exactement identiques et sont souvent qualifiés de « similaires à l’ABS ». Cette distinction est très importante et doit être clairement comprise.

Lors du choix des matériaux d’impression, la première étape consiste à comprendre l’objectif de la pièce imprimée : est-ce pour une vérification structurelle, un rendu esthétique ou des exigences fonctionnelles ?

Aspect et prototype : le procédé SLA utilise une résine photosensible pour l’impression. Les pièces imprimées présentent un aspect de haute qualité et une grande fidélité structurelle. C’est un excellent choix pour la validation de l’apparence et des prototypes.

Exigences fonctionnelles : lorsque les pièces requièrent une certaine résistance mécanique, une bonne ténacité ou une résistance chimique, les plastiques techniques constituent le choix optimal, tels que les matériaux de type ABS ou PA.

Pièces métalliques : pour les applications nécessitant une résistance élevée ou le remplacement de composants métalliques, des matériaux métalliques peuvent généralement être choisis pour l’impression 3D. Par exemple, si l’environnement d’utilisation exige une résistance à la corrosion ou aux produits chimiques, l’acier inoxydable peut être utilisé ; si une biocompatibilité est requise, un alliage de titane peut être choisi. Les matériaux peuvent être sélectionnés en fonction du scénario d’utilisation réel.