En tant que fournisseur chevronné dans le secteur de l'impression 3D, je suis souvent contacté par des clients désireux d'en apprendre davantage sur les subtilités de l'impression d'objets creux à l'aide d'une imprimante 3D. L'impression creuse permet non seulement d'économiser sur les coûts de matériaux, mais peut également réduire le temps d'impression et ajouter des caractéristiques structurelles uniques au produit final. Dans ce blog, je vais vous guider pas à pas à travers le processus d'impression d'un objet creux, en soulignant les principales considérations et techniques tout au long du processus.
Considérations préalables à l'impression
Avant d’appuyer sur le bouton d’impression, vous devez prendre en compte plusieurs facteurs pour garantir une impression creuse réussie.
Conception du modèle creux
La première étape consiste à créer ou à obtenir un modèle 3D de l'objet que vous souhaitez imprimer. La plupart des logiciels de conception 3D, tels que Blender, Fusion 360 et SketchUp, vous permettent de concevoir des objets creux. Lors de la conception, vous devez décider de l'épaisseur de paroi de la pièce creuse. Un mur trop fin peut donner lieu à un objet faible et fragile ou provoquer des problèmes d'impression comme un colmatage ; trop épais et vous perdez les avantages des économies de matériel et de temps. Généralement, une épaisseur de paroi de 1,5 à 3 mm convient à la plupart des imprimantes 3D grand public, mais cela peut varier en fonction de l'imprimante et du matériau utilisé.
En plus de l'épaisseur des murs, vous devez créer des trous d'évacuation dans la structure. Ces trous sont cruciaux car ils empêchent l’air d’être emprisonné à l’intérieur de l’objet lors de l’impression. Lorsque l'imprimante crée des couches consécutives, l'air à l'intérieur d'un objet creux scellé peut se comprimer, provoquant un gonflement ou même un éclatement des parois. La taille et le nombre de trous d'évacuation dépendent de la taille et de la forme de l'objet. Pour les petits objets, un seul trou de 2 à 3 mm peut suffire, tandis que les objets plus grands peuvent nécessiter plusieurs trous répartis uniformément sur la surface.
Choisir le bon matériau
Le choix du matériau est un autre facteur essentiel. Différents matériaux ont des propriétés différentes, telles que la solidité, la flexibilité et la résistance à la chaleur, qui peuvent affecter le succès de votre impression creuse.
Le PLA (acide polylactique) est un choix populaire pour les débutants car il est facile à imprimer, a un faible point de fusion et est disponible dans une large gamme de couleurs. Il convient à la création de pièces décoratives ou fonctionnelles à faible contrainte. L'ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) est plus durable et résistant à la chaleur que le PLA, ce qui en fait une bonne option pour les pièces qui seront exposées à des températures plus élevées ou à des contraintes mécaniques. Il existe également d'autres matériaux comme le PETG, qui combine le meilleur du PLA et de l'ABS, offrant une bonne résistance, durabilité et imprimabilité.
Lors de l’impression d’objets creux, certains matériaux peuvent être plus susceptibles de se déformer ou de se déformer. Par exemple, l’ABS est connu pour avoir une plus grande tendance à se déformer que le PLA. Pour atténuer ce problème, vous devrez peut-être imprimer sur un lit chauffé et utiliser une enceinte pour maintenir une température constante pendant le processus d'impression.
Préparation du logiciel Slicer
Les logiciels Slicer tels que Cura, PrusaSlicer ou Simplify3D sont utilisés pour convertir votre modèle 3D en code G, qui est le langage compris par votre imprimante 3D.
Une fois que vous importez votre modèle creux dans le slicer, vous devez ajuster plusieurs paramètres. Réglez l'épaisseur de la paroi dans la trancheuse pour qu'elle corresponde au design de votre modèle. Vous pouvez généralement trouver ce paramètre dans la section « Épaisseur de la paroi » ou « Périmètres ». Ajustez le pourcentage de remplissage à 0 % puisque l'objet est creux. Des réglages de remplissage élevés ne sont pas nécessaires pour un objet creux et entraîneront une perte de matériel et de temps.
De plus, assurez-vous d'activer la fonction « Travel Retraction ». Cette fonction rétracte légèrement le filament lorsque la tête d'impression se déplace d'un endroit à un autre, empêchant ainsi le suintement et le cordage. Vous pouvez affiner la distance et la vitesse de rétraction en fonction du matériau que vous utilisez.
Le processus d'impression
Après avoir terminé tous les préparatifs préalables à l'impression, il est temps de démarrer le processus d'impression.
Calibrage de l'imprimante
Un bon calibrage de l’imprimante est crucial pour une impression réussie. Tout d'abord, nivelez le lit d'impression pour vous assurer que la première couche adhère correctement. La plupart des imprimantes 3D disposent d'une fonction de nivellement du lit qui vous permet d'ajuster la distance entre la tête d'impression et le lit en plusieurs points.
Ensuite, vérifiez l'étalonnage de l'extrudeuse. L'extrudeuse doit extraire la quantité correcte de filament pour chaque couche. Vous pouvez effectuer un test d'étalonnage en imprimant un petit cube aux dimensions connues, puis en comparant la taille réelle avec la taille prévue. S'il y a des divergences, vous devrez peut-être ajuster le paramètre de pas d'extrudeuse par millimètre dans le micrologiciel de votre imprimante.
Démarrage de l'impression
Une fois l'imprimante calibrée, chargez le filament dans l'extrudeuse. Assurez-vous que le filament est alimenté en douceur à travers les engrenages de l'extrudeuse et dans l'extrémité chaude. Réglez la température de la partie chaude en fonction du matériau que vous utilisez. Par exemple, le PLA s'imprime généralement à environ 190 - 220°C, tandis que l'ABS nécessite une température plus élevée de 230 à 260°C.
Démarrez l’impression et surveillez-la de près, surtout pendant les premières couches. La première couche est cruciale car elle constitue la base de l’ensemble de l’impression. Si la première couche n'adhère pas bien, vous devrez peut-être arrêter l'impression, nettoyer le lit d'impression et réessayer. Vous pouvez également utiliser des aides à l'adhésion comme un bâton de colle, de la laque ou une feuille adhésive spécialisée pour l'impression 3D.
Traitement post-impression
Une fois l'impression terminée, laissez l'objet refroidir avant de le retirer du lit d'impression. Cela permet d’éviter la déformation ou l’endommagement de l’objet. Une fois refroidi, retirez délicatement l'objet du lit à l'aide d'une spatule ou d'un grattoir.
S'il y a des structures de support dans l'impression, retirez-les délicatement à l'aide d'une pince ou d'un couteau bien aiguisé. Poncez la surface de l'objet pour lisser les aspérités ou les lignes de couche. Vous pouvez également peindre ou appliquer une couche transparente pour améliorer son apparence et ajouter une couche de protection supplémentaire.
Dépannage
Même avec une planification et une préparation minutieuses, des problèmes peuvent encore survenir pendant le processus d'impression.
Gauchissement
La déformation est un problème courant, en particulier lors de l'impression avec des matériaux comme l'ABS. Pour éviter toute déformation, utilisez un lit chauffant et une enceinte pour maintenir une température constante autour de l'impression. Vous pouvez également imprimer un bord ou un radeau, qui sont des structures supplémentaires imprimées autour de la base de l'objet pour améliorer l'adhérence et réduire la déformation.
Colmatage
Un colmatage peut se produire s'il y a des impuretés dans le filament ou si la température d'impression est trop basse. Pour éliminer un bouchon, chauffez l'extrémité chaude à haute température, puis essayez d'extruder le filament avec force. Vous pouvez également utiliser une aiguille ou un filament de nettoyage pour éliminer les débris de la buse.
Murs faibles
Si les parois de votre objet creux sont fragiles, cela peut être dû à une épaisseur de paroi trop fine ou à une vitesse d'impression trop élevée. Augmentez l'épaisseur de la paroi de votre conception et réduisez la vitesse d'impression pour garantir une meilleure adhérence des couches.
Les avantages de l’impression 3D d’objets creux
L'impression d'objets creux offre de nombreux avantages. Comme mentionné précédemment, cela réduit considérablement la consommation de matériaux, ce qui réduit les coûts. Ceci est particulièrement important pour une production à grande échelle ou lors de l'utilisation de matériaux coûteux.
Les objets creux sont également plus légers que leurs homologues solides. Cela peut constituer un avantage majeur dans les applications où le poids est un problème, comme dans les industries aérospatiale ou automobile. De plus, les cavités internes peuvent être utilisées à diverses fins, telles que le stockage de petits composants ou l'ajout de fonctionnalités supplémentaires à l'objet.
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Références
- Gibson, I., Rosen, DW et Stucker, B. (2010). Technologies de fabrication additive : du prototypage rapide à la fabrication numérique directe. Springer.
- Hopson, J. (2018). L'impression 3D pour les nuls. Wiley.
- Diverses ressources et forums en ligne dédiés à l'impression 3D, notamment r/3Dprinting et 3DPrinting.com de Reddit.
