Conception pour l'impression 3D : porte-à-faux, ponts et supports
Le FDM construit la pièce couche par couche, et chaque couche doit reposer sur quelque chose. Valeur indicative : les porte-à-faux jusqu'à environ 45° par rapport à la verticale s'impriment sans support. Les surfaces plus inclinées demandent des supports, qui coûtent temps, matière et finition et laissent une surface moins belle.
Nous redessinons donc la géométrie pour se passer de supports. Des chanfreins à 45° remplacent les arrondis en dessous, les trous horizontaux reçoivent une forme de goutte en haut et les grands plafonds plats sont recoupés par des nervures. Les ponts droits entre deux appuis passent typiquement sans problème jusqu'à 10–20 mm. Au-delà, c'est possible avec un léger affaissement. La bonne orientation sur le plateau résout souvent plus qu'une modification de géométrie.
Là où un support reste nécessaire, nous le plaçons sur des faces ni visibles ni fonctionnelles. Le support peut aussi être modélisé sous forme de fines nervures cassables. Cela offre plus de contrôle que les supports automatiques du trancheur et laisse des surfaces plus propres.
Épaisseur de paroi et taille des détails
L'épaisseur minimale dépend de la buse. Avec une buse de 0,4 mm, un cordon fait environ 0,4–0,45 mm de large, et une paroi durable compte 2 à 3 cordons, soit 0,8–1,2 mm. Les pièces sollicitées reçoivent 1,6–2,4 mm, soit quatre à six périmètres. Des parois en multiples exacts de la largeur de cordon s'impriment plus proprement, sans fins filets de remplissage.
En hauteur, la résolution dépend de la hauteur de couche, typiquement 0,1–0,3 mm. Une hauteur de 5,1 mm devient donc 5,0 ou 5,2 mm avec des couches de 0,2 mm. Les petits trous sous 1–2 mm et les textes à trait de moins de 0,5 mm environ deviennent flous. Les détails fonctionnels qui doivent rester nets sont donc dessinés avec marge ou repercés après coup.
Les détails fins et hauts peuvent aussi vibrer au passage de la buse. Tours et tiges étroites reçoivent donc un pied plus large ou une structure d'aide cassée après impression. Les détails sont plus nets et les impressions ratées plus rares.
Tolérances et jeux pour les ajustements
Une impression FDM tient typiquement quelques dixièmes de millimètre, selon le matériau, la taille et la direction. Les trous sortent souvent un peu plus petits que dessinés, car le cercle est fait de courts segments droits et le plastique se rétracte. La première couche s'écrase un peu, c'est la « patte d'éléphant », et nous chanfreinons donc l'arête inférieure des pièces qui doivent s'ajuster.
Pour les ajustements mobiles, nous prévoyons un jeu indicatif de 0,2–0,4 mm par côté, et 0–0,1 mm pour les ajustements serrés. Les articulations imprimées assemblées, en print-in-place, reçoivent 0,3–0,5 mm. Les matériaux à fort retrait comme l'ASA et le PA demandent davantage. Pour les ajustements critiques, nous imprimons d'abord une petite éprouvette à plusieurs jeux et retenons celui qui fonctionne. Les principes de tolérancement sont détaillés sur nos plans techniques.
Les cotes dépendent aussi de la position de la pièce. Un trou vertical sort plus rond et plus juste qu'un trou couché. Les pièces à trous importants sont donc orientées trous vers le haut, quand c'est compatible avec la résistance demandée.
Filetages, inserts et assemblages vissés
Les vis directement dans le plastique conviennent à un montage ponctuel, mais le filet s'use vite. Pour les assemblages souvent démontés, nous utilisons des inserts en laiton posés à chaud au fer à souder. Le trou suit les cotes du fabricant d'inserts, et la matière autour de l'insert doit faire au moins 1,5–2 mm pour ne pas se fendre.
Les alternatives sont des logements hexagonaux pour écrous standard ou des filetages modélisés. Les filetages modélisés fonctionnent bien à partir de M6 environ, et pour les gros filets de couvercles et de pots. Les petits filetages, nous préférons les tarauder après coup. Les vis autotaraudeuses pour plastique conviennent aussi, si le trou suit la recommandation du fabricant et si le bossage est relié à la paroi par des nervures. Dans nos montages d'usinage, nous combinons souvent inserts et canons métalliques là où l'usure est forte.
Orientation et anisotropie
Une pièce FDM n'est pas aussi solide dans toutes les directions. La liaison entre couches est plus faible que le filament lui-même, et la résistance verticale vaut souvent la moitié ou moins de celle dans le plan des couches. Nous fixons donc tôt le sens d'impression et dessinons la pièce en conséquence : clips dans le plan des couches et bossages reliés aux parois par des nervures.
Il vaut parfois mieux couper une pièce en deux et la visser que d'imposer une mauvaise orientation. Nous ajoutons pions et assemblages pour un montage sans erreur. Si vous avez un fichier existant à adapter, nous commençons souvent par convertir le STL en STEP. Nous fabriquons nous-mêmes en PLA, PETG, ASA, PA, PC et TPU, et conseillons le matériau selon la charge et l'environnement.
Le remplissage compte moins qu'on ne le croit. Quand il est déjà autour de 20–40 %, ajouter des périmètres apporte en général plus de résistance par gramme qu'un remplissage plus dense. Nous joignons au fichier les réglages recommandés, pour que la pièce soit identique à chaque impression.
Valeurs DfAM indicatives pour le FDM (buse 0,4 mm)
| Paramètre | Valeur indicative |
|---|---|
| Porte-à-faux sans support | Jusqu'à env. 45° par rapport à la verticale |
| Pont sans support | Env. 10–20 mm sans problème, plus long avec léger affaissement |
| Paroi minimale | 0,8–1,2 mm (2–3 largeurs de cordon) |
| Paroi pour pièces sollicitées | 1,6–2,4 mm (4–6 périmètres) |
| Hauteur de couche | 0,1–0,3 mm, typiquement 0,2 mm |
| Jeu d'un ajustement mobile | 0,2–0,4 mm par côté |
| Ajustement serré | 0–0,1 mm, à valider sur éprouvette |
| Articulation print-in-place | 0,3–0,5 mm de jeu |
| Insert à chaud en laiton | Trou selon le fabricant, matière autour d'au moins 1,5–2 mm |
| Résistance verticale | Souvent la moitié ou moins de celle dans le plan des couches |
Valeurs indicatives pour le FDM – elles dépendent du matériau, des réglages d'impression et de la taille de la pièce.
Ce dont nous avons besoin
- Fichier existant (STEP, STL ou 3MF) ou croquis coté
- Comment la pièce est sollicitée et dans quelle direction
- Les cotes et ajustements critiques
- Environnement : température, soleil, humidité et produits chimiques
- Nombre d'exemplaires et qui imprime : nous ou vous
- Si vous avez votre propre imprimante – buse, matériau et volume d'impression
Exemples de projets
- Pièce redessinée pour s'imprimer sans support
- Charnière imprimée déjà assemblée
- Boîtier avec inserts à chaud pour les vis
- Pot et couvercle à filetage modélisé
- Grande pièce découpée avec pions et queues d'aronde
- Clip orienté pour une ténacité maximale
- Pièce allégée à nervures au lieu de matière pleine
- Montage avec canons métalliques emmanchés
- Éprouvette à plusieurs jeux pour test d'ajustement
- Pièce assemblée remplacée par une seule impression
Ce qui influence le prix et le délai
- Si la pièce part de zéro ou d'un fichier existant
- Le nombre d'ajustements, de filetages et de pièces mobiles
- Si la pièce doit être découpée et assemblée
- Le nombre d'impressions d'essai pour jeux et ajustement
- Les exigences de résistance et de poids
- Si des impressions finies sont à livrer
Ce que vous recevez
- STL et 3MF avec orientation recommandée
- STEP pour les modifications futures
- Recommandation de matériau et de réglages d'impression
- Liste des inserts et des vis
- Impressions finies par NordiTeq (option)
Questions fréquentes
Quelle tolérance une impression 3D tient-elle ?
Une impression FDM tient typiquement quelques dixièmes de millimètre, selon le matériau, la taille et la direction. Pour les ajustements, nous dessinons avec jeu et testons sur une éprouvette quand la cote est critique.
Quel jeu prévoir entre deux pièces imprimées en 3D ?
La valeur indicative est de 0,2–0,4 mm par côté pour des pièces mobiles et 0–0,1 mm pour un ajustement serré. Cela dépend du matériau et de l'imprimante : une éprouvette à plusieurs jeux reste le plus sûr.
Quel angle sans support ?
Environ 45° par rapport à la verticale est une valeur sûre. Les surfaces plus inclinées sont redessinées avec chanfreins, trous en goutte ou une autre orientation.
Comment fixer des vis dans une impression 3D ?
Les inserts en laiton posés à chaud sont la solution la plus durable pour les assemblages souvent démontés. Les logements pour écrous et les filetages modélisés à partir de M6 environ sont des alternatives.
Pourquoi les pièces imprimées cassent-elles entre les couches ?
La liaison entre couches est plus faible que le filament lui-même. Nous orientons donc la pièce pour que la charge suive les couches, et renforçons les transitions vives par des rayons.
Pouvez-vous aussi imprimer la pièce pour moi ?
Oui. NordiTeq fabrique en FDM, notamment en PLA, PETG, ASA, PA, PC et TPU. Vous pouvez aussi recevoir les fichiers et imprimer vous-même.