6 conseils avancés pour l'impression 3D par modélisation par dépôt de matière fondue (FDM)

Article par TriMech Solutions, LLC mis à jour le 20 avril 2022

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Lesmachines FDM de Stratasys utilisent de vraies résines thermoplastiques, de vrais matériaux solides et résistants pour de vraies applications. La technologie d'impression 3D par modélisation par dépôt en fusion est le premier choix pour créer des pièces complexes qui doivent résister à une utilisation répétée, au perçage, au taraudage et aux chocs.

Regardez la vidéo ci-dessous pour découvrir six conseils et techniques d'impression 3D FDM pour votre prochain projet :

Conseil 1 : Poulie de la courroie et pignon de la chaîne à rouleaux

Dans ce premier exemple, nous avons une application où nous avons deux poulies de taille différente qui sont entraînées par une chaîne à rouleaux. Celles-ci vont être montées sur un arbre commun et nous voulons qu'elles prennent le moins de place possible. En général, vous achetez les composants séparément en ligne et vous les modifiez pour les adapter à votre application.

Il faudrait pour cela attendre que les pièces soient livrées. Une fois livrées, les pièces devront être usinées pour enlever un bossage, éventuellement ajouter quelques trous et fraiser le diamètre du trou central à la bonne taille. C'est beaucoup de travail. Nous devrions également modifier le pignon et l'autre poulie. Il faudrait ensuite trouver un moyen de fusionner les trois composants. Dans l'ensemble, ce n'est pas une solution idéale ou facile.

Lorsque je vois un problème de ce genre, j'examine les objectifs de conception de la pièce. Je regarde quelles caractéristiques doivent être fabriquées en métal et quelles caractéristiques peuvent être éliminées. J'essaie de réfléchir à une meilleure façon de fabriquer cette pièce avec les technologies de fabrication additive. Je sais que je veux que le pignon de la chaîne à rouleaux soit en métal car cette pièce est soumise à une force et à une résistance importantes. Cependant, je suis convaincu que si j'utilise du plastique FDM pour la poulie de la courroie de distribution, cette pièce sera aussi solide qu'elle doit l'être.

En utilisant les modèles CAO du site web du fabricant, j'ai conçu la pièce ci-dessous.

Impression 3D FDM de pièces de pignon

Pièces de pignon FDM

Non seulement l'impression 3D peut nous aider à concevoir et à itérer plus rapidement, mais elle peut aussi nous permettre de créer des pièces et des produits que l'on pensait impossibles auparavant. L'illustration ci-dessous montre comment nous avons pu transformer cette pièce en ses composants essentiels et réduire considérablement la largeur totale tout en maintenant la fonctionnalité. Une fois que nous avons créé le design, il peut facilement être copié pour produire plusieurs pièces. Nous obtenons ainsi une pièce fonctionnelle qui intègre du métal et des roulements là où c'est nécessaire, sans nécessiter d'usinage ou de post-traitement.

Conception modifiée du pignon

Conception modifiée du pignon

Conseil 2 : Écrous hexagonaux captifs

La prochaine fois, essayez d'utiliser des écrous hexagonaux à encastrer au lieu d'inserts chauffants filetés. Les écrous hexagonaux sont plus largement disponibles et beaucoup moins chers que les inserts en laiton. Et en utilisant cette technique, il y aura plus de résistance à la rotation et plus de résistance à l'extraction dans les deux sens. Il peut également être plus rapide de placer ces inserts au milieu d'une construction que d'ajouter des inserts chauffés plus tard. Considérez cette option la prochaine fois que vous aurez besoin de filets solides et reproductibles dans une pièce imprimée en 3D.

Impression 3D FDM Écrou hexagonal à encastrer

Ecrou hexagonal à encastrer

Cette pièce contient également un insert de douille en bronze entièrement capturé. Vous pouvez l'enfoncer et imprimer par-dessus. L'idée ici est de reconnaître que vous n'êtes pas seulement limité au plastique. Lorsque vous imprimez en 3D, vous pouvez toujours utiliser et incorporer votre matériel en métal, plastique et composite dans des pièces imprimées en 3D pour obtenir le meilleur des deux mondes.

Conseil 3 - Caractéristiques du surplomb

Dans la troisième astuce, nous allons nous pencher sur une pièce qui présente de grands éléments en surplomb qui nécessiteraient beaucoup de matériau de support lors de l'impression 3D. Dans l'image ci-dessous, les étagères à l'intérieur du cylindre sont flottantes.

Fonctionnalité de surplomb dans SOLIDWORKS

Fonctionnalité de surplomb dans SOLIDWORKS

Une quantité considérable de matériel de support devra être utilisée ici. La quantité de matériau de support ajoute beaucoup de temps et de coûts à cette pièce. Mais considérez qu'avec la technologie FDM et l'aide du logiciel Insight, je peux séparer ce modèle et l'assembler au milieu de la construction, ce qui permet de n'utiliser pratiquement aucun matériau de support et de réduire le temps de construction de 50 %.

Ces déflecteurs internes ont été imprimés séparément à plat sur la plaque de construction. Le travail d'impression est interrompu à un point que nous avons déterminé à l'avance. Un des déflecteurs est retiré de la plaque de construction. Il est retourné et inséré dans le haut de la plaque de construction. L'imprimante continue alors à imprimer par-dessus. Nous recommençons pour le deuxième déflecteur et quelques heures plus tard, nous avons une pièce complète qui a été imprimée en deux fois moins de temps et qui a économisé des tonnes de support avec très peu de post-traitement.

Fonctionnalité d'impression 3D en surplomb

Fonctionnalité d'impression 3D en surplomb

Il s'agit d'une technologie révolutionnaire qui n'est possible avec aucune autre technologie d'impression 3D. Je crois sincèrement que la FDM est la technologie d'impression 3D la plus avancée, la plus diversifiée et la plus utile qui soit.

Conseil 4 - Insertion de la chaîne à rouleaux

Penser plus loin en dehors de la boîte. Nous pouvons insérer une section de chaîne à rouleaux dans une pièce FDM en nylon. Cette application permettra d'accélérer l'assemblage fictif de véritables composants métalliques qui seront ajoutés ultérieurement.

FDM pour chaîne à rouleaux

FDM pour chaîne à rouleaux

Conseil 5 - Ajouter une maille d'acier

Cette application nécessite une section continue de tube, mais aussi une maille en acier à chaque extrémité pour filtrer les grosses particules. Grâce à la puissance des imprimantes 3D Insight et Fortus, nous sommes en mesure d'interrompre la fabrication par impression 3D et d'insérer des disques de maillage disponibles dans le commerce pour créer une pièce qui ne pourrait être fabriquée autrement.

Ajout d'une maille d'acier dans une pièce imprimée en 3D

Ajout d'une maille d'acier dans une pièce imprimée en 3D

Conseil 6 - Tige en fibre de carbone

L'une de mes pièces préférées est le bras de ce quadcoptère. Nous avons constaté que nous devions augmenter la résistance et réduire la déflexion de cette pièce. Nous y sommes parvenus en coupant des morceaux de tige en fibre de carbone à la longueur voulue, en les insérant dans les canaux de cette pièce et en les intégrant dans du plastique imprimé en 3D. La pièce obtenue est incroyablement solide, en grande partie grâce aux tiges en fibre de carbone qu'elle contient.

Tige en fibre de carbone imprimée en 3D

Tige en fibre de carbone imprimée en 3D

Dans de nombreuses applications, vous n'avez peut-être pas besoin d'une imprimante qui imprime en fibre de carbone ou en métal. Peut-être qu'une partie seulement de votre conception doit être en métal ou en composite. Nous pensons que les imprimantes FDM et 3D permettent aux ingénieurs et aux concepteurs de réaliser des choses incroyables en utilisant les métaux uniquement là où ils sont nécessaires et en utilisant le plastique imprimé en 3D pour compléter les autres caractéristiques de la pièce.

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