10 conseils sur la conception de modèles pour l’impression 3D

La technologie d’impression 3D offre une combinaison unique de liberté de conception et de facilité de reproduction. En quelques heures, vous pouvez créer votre modèle 3D unique gagné et le transformer en un objet physique, le tout sans utiliser de moules coûteux et d’outils d’usinage robustes.

Cependant, tous les modèles 3D ne se traduisent pas bien en objets imprimés en 3D. Certains peuvent être plus difficiles à retirer que les autres. Si vous concevez vos propres modèles pour l’impression 3D, vous devrez tenir compte de certains facteurs. Pour vous aider à planifier à l’avance, voici quelques-uns des meilleurs conseils d’experts en modélisation et impression 3D.

1. Réduisez les soutiens en suivant la règle des 45 degrés

Les fonctionnalités en surplomb ne sont pas vraiment des problèmes énormes en matière d’impression 3D, car vous pouvez facilement résoudre le problème en ajoutant des structures de support. Cependant, de nombreux professionnels de l’impression 3D considèrent l’ajout de supports en dernier recours. Non seulement ils consomment une quantité importante de filaments, mais le processus de leur retrait peut endommager l’impression finie ou entraîner des surfaces inégales.

Si vous concevez votre propre modèle, vous pouvez prendre quelques décisions délibérées pour réduire le besoin de soutiens. La règle des 45 degrés est facile à suivre et à retenir – toute pente qui dépasse 45 degrés aura besoin d’une structure de support pour supporter son poids. Si nécessaire, vous pouvez également ajouter un chanfrein, qui est une inclinaison plus large divisée en segments de 45 degrés. Même pousser la limite de 45 degrés repousserait les limites de la résistance du matériau filamentaire, nous suggérons donc de garder toutes les pentes proches de seulement environ 30 degrés.

Les meilleures offres d’imprimantes 3D chez Amazon :

2. Envisagez d’ajouter des ancrages pour éviter les supports

Bien que nous soyons sur le sujet de la réduction des supports, l’une des façons les plus créatives de résoudre ce problème consiste à intégrer les supports dans votre conception. Il n’y a pas de moyen unique de le faire – c’est vraiment à quel point vous êtes créatif.

Ce n’est pas un nouveau concept. En se basant sur des études de sculptures anciennes, les sculpteurs ont souvent eu recours à des supports «cachés» pour que leurs œuvres – généralement faites de métaux ou de marbre beaucoup plus lourds – ne s’effondrent pas sous leur propre poids.

Si vous concevez une figurine articulée, faites-la s’appuyer sur un panneau ou un pilier. Vous pouvez même planifier à l’avance et faire poser votre silhouette de manière à éviter toute caractéristique en surplomb. La beauté de cette approche est que vous ne finissez pas par compromettre votre conception en modifiant la géométrie de certaines fonctionnalités. Vous pouvez également être sûr que la qualité de votre modèle est préservée, même si vous finissez par le distribuer gratuitement sur l’un des différents sites de téléchargement de modèles 3D.

3. Comprendre les ponts et le concept de statisme

Comme son nom l’indique, un pont est un élément horizontal qui n’a pas de support en dessous et est connecté à d’autres parties du modèle à ses extrémités terminales. Cela peut varier selon les différents matériaux de filament et les diamètres de buse, il vaut donc la peine de consacrer du temps et des efforts à découvrir les limites de votre imprimante et de votre filament.

La pire chose qui puisse arriver avec un pont, c’est qu’il se boucle complètement sous son propre poids. Si cela se produit, vous devrez certainement ajouter un support. Même si vous parvenez à le retirer, un pont subira presque toujours un certain degré de statisme.

Droop fait référence à l’affaissement du pont, le plus visiblement au milieu. La gravité de l’affaissement dépendra de la longueur du pont ainsi que du poids du filament. En règle générale, les ponts de moins de 36 millimètres peuvent avoir un affaissement pouvant atteindre 0,5 millimètres. Le statisme augmente jusqu’à 5 millimètres pour les ponts de plus de 60 millimètres.

4. Orientation basée sur la résolution et la force

Les impressions 3D réalisées à l’aide de la technologie FDM ressortent naturellement avec des lignes de calques visibles. Ceci est une conséquence inhérente de la dépendance des imprimantes FDM à des buses relativement larges. Cependant, la résolution le long de l’axe z peut être quelque peu contrôlée en réglant l’épaisseur de ces couches. Cependant, la résolution sur les axes x et y est déterminée par la taille de la buse.

C’est quelque chose que vous devrez peut-être considérer si votre modèle a des détails très fins. Si vous voulez des détails précis dans votre modèle, il serait préférable que ces détails soient orientés le long de l’axe z. Bien qu’il soit vrai que les modèles peuvent être tournés le long de n’importe quel axe dans le logiciel de découpage, vous devez toujours garder à l’esprit que la résolution n’est pas égale entre les trois axes.

Si vous concevez une pièce destinée à supporter une charge importante, vous devrez peut-être également tenir compte des limites de résistance de l’impression FDM. Fondamentalement, les lignes de calque sont les points les plus faibles de l’impression – toute contrainte parallèle à celles-ci peut les séparer les unes des autres. Pour de meilleurs résultats, il est préférable de concevoir votre modèle de sorte que toute contrainte soit appliquée perpendiculairement aux lignes de calque.

5. Divisez le modèle en plusieurs parties

Si vous concevez un modèle pour l’impression sur une imprimante 3D de bureau, vous devrez peut-être prendre en compte la limitation de la taille de construction. Après tout, votre imprimante 3D n’est peut-être pas assez grande pour créer la figurine ou l’accessoire que vous concevez.

La division du modèle en plusieurs parties peut également être avantageuse si vous souhaitez éviter d’avoir trop de structures de support sur votre impression. Par exemple, diviser le modèle en deux ou trois parties et les orienter dans des directions différentes peut signifier que chaque partie aurait moins de fonctions en surplomb. Cela vaut l’effort juste pour éviter les tracas et les filaments supplémentaires que les structures de support exigent.

Il existe plusieurs façons de séparer un modèle. Vous pouvez simplement les couper dans certaines sections, ce qui signifie que vous devrez coller les pièces ensemble une fois qu’elles auront toutes été imprimées. Vous pouvez également concevoir des connexions à encliquetage ou à sertir, qui ont l’avantage d’être non permanentes. La deuxième option peut être utile pour les grands accessoires ou prototypes que vous devrez démonter pour le transport et remonter, tels que ceux utilisés dans les conventions ou les expositions.

6. Tenez compte des tolérances de l’imprimante 3D en fonction de la taille des buses

Il y a tellement de détails qu’une imprimante 3D peut se reproduire, surtout compte tenu de la taille de sa buse. Cela est vrai pour tous les axes. De plus, le filament plastique se dilate naturellement en se refroidissant. Ce phénomène doit être pris en compte lors de la gestion de vos attentes quant à la précision d’un modèle lors de son impression.

Une bonne règle à suivre est que la taille effective d’un filament lorsqu’il est extrudé et refroidi est d’environ 1,2 fois le diamètre de la buse. Pour une buse standard de 0,4 millimètre, cela se traduit par 0,48 millimètres. Cela signifie que les caractéristiques de votre modèle doivent être d’au moins 0,48 millimètres ou plus sur chaque axe.

La tolérance fait référence à la distance entre deux entités voisines qui est juste assez grande pour qu’elles ne fusionnent pas l’une avec l’autre. Encore une fois, l’effet de la dilatation thermique est quelque chose que vous devrez prendre en compte lors de la conception des tolérances. Le problème est qu’il n’y a pas une seule valeur de tolérance qui s’applique à tous les matériaux de filament et tailles de buses. Le mieux serait d’imprimer ce modèle de test pour vérifier la tolérance acceptable pour votre configuration.

7. Considérez le matériel

Lors de la conception d’un modèle 3D, il est prudent de penser au matériau de filament spécifique que vous avez l’intention d’utiliser. Après tout, les différentes matières plastiques se comportent différemment. Par exemple, le coefficient de dilatation thermique d’un plastique devra être pris en compte lors du choix de la résolution et des tolérances d’un modèle 3D.

La dureté et la flexibilité sont également des propriétés dont vous devez tenir compte, en particulier lors de la conception de prototypes fonctionnels. Par exemple, le filament flexible peut ne pas convenir aux conceptions avec des raccords press fit ou snap fit. Si vous avez besoin d’un modèle à charnières flexibles, le choix de l’épaisseur de paroi pour une telle section dépendra de la dureté du plastique.

Il existe une poignée d’autres paramètres d’impression qui peuvent être affectés par le type de matériau que vous utilisez, allant de subtils à ceux qui sont beaucoup plus prononcés. L’échec du pontage, le cordage et la déformation ne sont que quelques-uns des problèmes que vous pouvez éventuellement éviter si le matériau du filament a été pris en compte dans le processus de conception.

8. Évitez le gauchissement en enlevant les coins pointus

Ajoutez des oreilles de souris à votre modèle La déformation est l’un des plus gros problèmes qu’un professionnel de l’impression 3D peut rencontrer. Cela est particulièrement vrai lors de l’impression avec des filaments à haute température, tels que l’ABS ou le nylon. La résolution du problème de déformation nécessite un effort colossal, allant de la modification des paramètres de température à l’application minutieuse d’adhésifs sur le lit d’impression. Heureusement, vous pouvez prendre des mesures dans le processus de conception pour éviter le problème de déformation.

La manifestation la plus courante de la déformation est lorsque les coins des couches de base de l’impression se détachent du lit d’impression. Les coins sont particulièrement enclins, car ce sont les points où la contrainte thermique générée par la contraction thermique s’accumule.

L’un des moyens les plus intelligents d’éviter le gauchissement consiste à éviter cette accumulation de contraintes thermiques en concevant des coins arrondis. Il en résulte une répartition plus uniforme des contraintes thermiques non seulement sur la couche de base mais également pour le reste de l’impression.

Bien que l’utilisation de coins arrondis ne garantisse pas que vous ne rencontrerez plus de problème de déformation, cela devrait aider à éviter que le problème ne se manifeste

9. Ajoutez des oreilles de souris à votre design

Il existe une douzaine de solutions possibles à la déformation, mais la plupart d’entre elles sont des étapes que vous devez suivre lors de la configuration des paramètres de votre imprimante ou de votre trancheuse. Tout comme l’arrondi des coins, l’ajout d’oreilles de souris est généralement quelque chose que vous devrez faire dans la phase de conception.

Les oreilles de souris sont essentiellement de petits disques situés aux coins de la couche de base du modèle. L’idée est d’augmenter le contact de surface entre les coins du modèle et le plateau d’impression afin d’empêcher ces coins de se décoller. Certaines plates-formes logicielles de découpage offrent la possibilité d’ajouter des oreilles de souris aux modèles avant l’impression, bien que peu d’entre elles le fassent. Dans ce dernier cas, des oreilles de souris devront être ajoutées au modèle 3D d’origine.

L’utilisation des oreilles de souris vous permet de conserver les arêtes vives de votre modèle. Cependant, vous devrez vivre avec le fait que votre impression terminée aura des oreilles de souris sur sa base. Ce serait une bonne idée d’intégrer les oreilles de souris dans l’esthétique globale de votre conception. Contrairement aux structures de support, les oreilles de souris sont pratiquement impossibles à retirer sans ruiner le reste de votre impression.

10. Ajustez vos paramètres d’exportation STL selon vos besoins

Le format de fichier STL est le format de choix pour la plupart des imprimantes 3D, principalement en raison de sa taille de fichier compacte. Ceci est possible car les modèles 3D au format de fichier STL sont représentés à l’aide d’une série de triangles tessellés. Il s’agit d’une méthode pour «simplifier» un modèle 3D en réduisant chaque surface courbe en petits triangles qui s’emboîtent les uns dans les autres. Malgré la baisse de résolution, la qualité des fichiers STL est souvent suffisante pour l’impression 3D.

Lorsque vous exportez un modèle à partir d’une plateforme de CAO vers le format de fichier STL, vous avez le contrôle total de la résolution du fichier ou du nombre de triangles dont la surface du modèle sera constituée. Comme vous vous en doutez, un fichier basse résolution est plus petit et plus facile à partager, mais peut donner une apparence plus «pixelisée». D’un autre côté, les fichiers haute résolution sont très détaillés mais sont beaucoup plus difficiles à télécharger ou à envoyer.

Lors du choix de la résolution d’un fichier STL exporté, l’objectif du fichier doit toujours être pris en compte. Avez-vous besoin d’envoyer le fichier dans le cadre de votre travail professionnel ou le téléchargez-vous simplement sur un site gratuit pour le plaisir? Le modèle a-t-il beaucoup de détails fins qui rendront un rendu haute résolution à la hauteur de la taille de fichier ajoutée?

Dans tous les cas, une taille de fichier maximale de 100 Mo est souvent une bonne règle à suivre. La plupart des sites gratuits à télécharger lui ont également fixé cette limite, probablement dans le but d’optimiser le stockage de leur serveur.

Dernières pensées

La plupart des gens qui se lancent dans l’impression 3D commencent probablement par télécharger des modèles 3D gratuits à partir de sites comme Thingiverse. Il n’y a rien de mal à cela. L’une des meilleures choses à propos de l’impression 3D est sa facilité à devenir un passe-temps. Les communautés actives en ligne de généreux modélisateurs 3D ont joué un rôle important dans ce mouvement.

Cependant, il existe un niveau de nouveauté différent derrière l’idée de créer vos propres modèles 3D et de les recréer dans la vie réelle via une imprimante 3D. Ce sont littéralement des idées qui prennent vie. Cependant, tous les modèles 3D ne sont pas faits pour bien traduire en impression 3D. Il y a quelques règles de base à suivre pour garantir la meilleure qualité des impressions 3D, ou tout simplement pour rendre le processus d’impression 3D plus agréable.