Optimiser la précision et la tolérance de votre imprimante 3D

Aucune machine n’est parfaite, et cela inclut nos imprimantes 3D bien-aimées. Chaque fois que nous fabriquons quelque chose à partir d’un modèle, nous pouvons toujours nous attendre à un certain niveau d’inexactitude dans l’apparence du produit final. Cela dépend de la qualité de l’imprimante 3D, des paramètres de votre imprimante et de la manière dont l’imprimante 3D est maintenue pour maintenir cette précision à un niveau acceptable.

Dans une imprimante 3D, ce phénomène est exprimé en termes de tolérance – le degré d’écart par rapport à une valeur cible qui est toujours considérée comme acceptable. Quels sont les moyens pour nous de contrôler la tolérance de nos imprimantes 3D?

Que sont la précision et la tolérance?

Dans le sens le plus large, la précision est simplement une mesure de la proximité d’une valeur avec une autre valeur cible. Dans le domaine de la conception 3D et de l’impression 3D, la précision fait référence à la qualité avec laquelle une impression 3D finie reproduit le modèle source.

La dure réalité est qu’aucune imprimante 3D ne peut être précise à 100%. Il y a des facteurs incontrôlables qui entrent en jeu tout au long du processus de transformation d’un modèle en impression. La contraction thermique, le fonctionnement des moteurs pas à pas et les effets du post-traitement ne sont que quelques-unes des raisons possibles pour lesquelles une impression 3D finie ne parvient pas à refléter le modèle avec une précision de 100%.

L’idée de tolérance vient de cette acceptation qu’une impression 3D ne reproduira jamais entièrement un modèle. La tolérance fait référence au niveau d’écart d’une valeur par rapport à la valeur cible qui est toujours acceptable. Il n’y a pas de valeur réelle de tolérance acceptable en toutes circonstances – vous seul pouvez décider en fonction de vos normes de qualité ou des objectifs de votre projet d’impression 3D.

À ce stade, il convient également de discuter de la différence entre l’exactitude et la précision – deux termes qui sont souvent confondus. Alors que la précision se réfère à la façon dont une valeur atteint une cible, la précision se réfère à la répétabilité d’un processus ou d’une mesure. Dans le domaine de l’impression 3D, la précision peut être considérée comme une mesure de fiabilité. Votre imprimante 3D peut-elle produire les mêmes résultats avec la même entrée à chaque fois?

Quelle est l’importance de la tolérance de l’imprimante 3D?

Voici le problème: lorsqu’elle est bien exécutée, une imprimante FDM présente généralement une erreur de 0,5% sur chaque dimension. Cela ressemble à une très petite valeur, mais notez que c’est à peu près le meilleur des cas. Il existe des inexactitudes inhérentes à chaque technologie d’impression 3D, et ces erreurs peuvent être amplifiées lorsque les facteurs ne sont pas optimisés.

Une erreur de 0,5% à 1% ne sera probablement pas visible à première vue. Cependant, des imprécisions dimensionnelles importantes peuvent être problématiques si vous imprimez plusieurs pièces conçues pour être assemblées. C’est souvent le cas lors de l’impression de prototypes ou de conceptions complexes destinés à un usage fonctionnel. Trop grand jeu et vous pourriez vous retrouver avec un assemblage avec des pièces trop lâches. Trop peu d’espace et les pièces peuvent ne pas se réunir du tout.

Facteurs affectés par les tolérances des imprimantes 3D

Pour comprendre les effets des inexactitudes dimensionnelles et comment elles se manifestent dans le produit final, nous devons examiner les points où les imprimantes 3D produisent des résultats inexacts:

Épaisseur de couche

L’épaisseur de la couche est une indication de la quantité de matériau filamenteux extrudé par la buse pour chaque «tranche» du modèle. Les couches minces sont souvent idéales pour imprimer des dessins très détaillés, bien que ceux-ci aient tendance à affaiblir une impression 3D et à prendre plus de temps à terminer. Une imprécision dans l’épaisseur de la couche est généralement un sous-produit de la dilatation thermique et entraînera généralement une impression 3D finie légèrement plus grande sur l’axe z.

épaisseur du mur

L’épaisseur de la paroi ou de la coque d’une impression 3D est déterminée en définissant des multiples du diamètre de la buse. Pour la plupart des applications, deux ou trois fois le diamètre de la buse suffiraient. Une imprécision dans l’épaisseur de la paroi peut fortement affecter les jeux, ce qui peut à son tour être problématique pour les assemblages en plusieurs parties.

Détails

Les détails fins d’un modèle sont un peu plus difficiles à définir, car ils sont souvent une combinaison de plusieurs paramètres d’impression. Contrairement aux simples valeurs d’épaisseur, cependant, davantage de facteurs entrent dans la reproduction de détails fins autres que la dilatation thermique. Les erreurs de mouvement des buses, un lit mal nivelé et les problèmes d’impression tels que les cordes peuvent facilement détériorer l’apparence des détails subtils sur l’impression finie.

Dégagement

Le jeu est également difficile à définir car il est affecté par les autres éléments tels que l’épaisseur des couches et des coques. Le dégagement fait référence à l’écart entre deux parties d’un projet imprimé en 3D qui sont presque adjacentes. Avec des paramètres incorrects, ces écarts peuvent finir par se fermer et devenir non fonctionnels.

Quelles sont les sources possibles d’écarts?

Conversion au format de fichier STL

Avant même que le modèle n’atteigne l’imprimante 3D, le simple fait de générer un fichier STL peut déjà introduire un niveau significatif d’inexactitudes. En effet, un fichier STL est une version très simplifiée d’un modèle 3D généré par CAO. Le processus de conversion prend quelques libertés dans la création du fichier STL pour conserver sa taille suffisamment petite pour le partage.

Bien que la résolution du fichier STL puisse être contrôlée pendant la conversion, la réalité est que vous ne pouvez pas définir une résolution trop élevée – de peur de vous retrouver avec un fichier trop volumineux pour l’imprimante 3D. Si un fichier a besoin de beaucoup de compression, vous n’aurez qu’à vivre avec la perte de certains détails plus fins du modèle.

Limitations technologiques inhérentes

Toutes les technologies d’impression 3D ne sont pas fabriquées de la même manière, en particulier en ce qui concerne la résolution. Dans la hiérarchie des tolérances, FDM fait partie des pires avec une erreur attendue de 0,5%. En comparaison, la marge d’erreur attendue du SLA n’est que de 0,2% tandis que celle du SLS n’est que de 0,3%. Pour être clair, il existe des imprimantes FDM haut de gamme qui peuvent atteindre des erreurs aussi faibles que 0,1%. Cependant, ceux-ci sont très chers.

Post-traitement

Chaque fois que vous effectuez un post-traitement d’une impression terminée, vous finirez inévitablement par retirer une partie du matériau de l’impression. Si c’est quelque chose que vous n’aviez pas prévu, vous vous retrouverez avec une impression légèrement plus petite. Cela entraînera un dégagement plus large si vous assemblez des impressions réalisées avec plusieurs pièces.

Comment améliorer la tolérance de votre imprimante 3D

Grâce à notre connaissance de l’origine des erreurs ou des inexactitudes, nous sommes désormais mieux équipés pour réduire la tolérance que nous pouvons attendre de nos imprimantes 3D.

Utilisez un meilleur filament

La première chose à faire est de vous assurer que vous utilisez un filament de haute qualité. À cet égard, la qualité est liée à la cohérence de la composition et des dimensions du filament. Si vous utilisez un filament avec une mauvaise précision dimensionnelle, ces inexactitudes se traduiront par votre impression 3D, quelle que soit la précision avec laquelle vous ajustez les paramètres de votre extrudeuse.

Faire un étalonnage régulier

Il y a beaucoup de pièces à calibrer dans votre imprimante 3D, qui peuvent toutes vous aider à réaliser des impressions avec une meilleure précision. Parmi ces pièces figurent les moteurs pas à pas qui contrôlent le mouvement de la buse, la rotation des engrenages de l’extrudeuse, le décalage Z pour la première couche et le niveau de votre lit d’impression. Pour vérifier si vous êtes satisfait de l’étalonnage de votre imprimante 3D, nous vous recommandons d’imprimer ce cube d’étalonnage standard.

Augmentez l’épaisseur pour le post-traitement

Comme nous l’avons mentionné, vous retirez du matériel de la surface de votre impression 3D chaque fois que vous effectuez un post-traitement. C’est génial pour l’esthétique mais terrible pour la précision dimensionnelle. Si vous prévoyez de poncer ou de dissoudre partiellement la surface d’un projet que vous prévoyez d’imprimer, il serait préférable d’augmenter les paramètres d’épaisseur de votre coque. Il n’y a pas de réglage correct à régler, mais une largeur de buse supplémentaire devrait suffire.

Dernières pensées

Les imprimantes 3D, comme toute autre technologie de fabrication, ne sont pas parfaites. Ils nécessitent un entretien régulier, comportent de nombreux composants fragiles et sont intrinsèquement inexacts, même dans les meilleures conditions. Il appartient ensuite à la personne qui utilise une imprimante 3D de faire ce qu’elle peut pour contrôler ces erreurs en dessous d’un niveau acceptable.

Telle est l’idée derrière une tolérance, ou un niveau d’erreur acceptable. La tolérance que vous êtes prêt à accepter est à peu près votre appel, mais il existe des moyens pour vous de réduire la tolérance que vous pouvez attendre de votre imprimante 3D. Ces mesures peuvent être résumées comme rien de plus que de choisir le bon matériau et de faire l’entretien régulier de votre machine. Un bon étalonnage joue un grand rôle – nous vous suggérons d’apprendre les meilleures pratiques sur l’étalonnage des différents composants de votre imprimante 3D.

Avertissement; Les imprimantes 3D ne doivent jamais être laissées sans surveillance. Ils peuvent présenter un risque de sécurité incendie.