Concevoir pour la fabrication additive peut être un défi, mais c'est aussi un processus amusant et gratifiant. Ce guide présente des trucs et astuces pour vous aider à créer des designs parfaits pour l'impression 3D. Nous examinerons également certains avantages de la fabrication additive et comment cela modifie les opérations d'une entreprise.
Qu'est-ce que la fabrication additive ?
La fabrication additive est une technologie qui construit des objets en ajoutant successivement du matériau couche après couche jusqu'à ce que l'objet soit créé. Il est plus communément appelé impression en 3D. La technologie AM existe depuis les années 1980.
Au début, il était limité en termes de matériaux utilisables et de type d'objets que nous pouvions créer en raison des limites de taille et de forme du processus d'impression. De nos jours, il existe plusieurs Technologie d'impression 3D, des machines et des matériaux disponibles, ce qui signifie qu'il y a très peu d'objets qui ne peuvent pas être fabriqués à l'aide de cette technologie.
Avantages de la fabrication additive par rapport aux processus de fabrication traditionnels
La fabrication additive apporte de nombreux avantages. Ils comprennent:
- Réduction des délais entre la conception et le produit final.
- Liberté de conception accrue.
- Précision accrue.
- Réduction du gaspillage de matériaux.
- Flexibilité dans la production - par exemple, les petites séries ou les séries de production uniques peuvent être économiquement viables.
Ces facteurs rendent la fabrication additive idéale pour les petites entreprises et les marchés de niche où les procédés de fabrication classiques ne seraient pas viables. De plus, à mesure que de plus en plus de produits sont conçus avec la fabrication additive à l'esprit dès le départ, nous verrons probablement une réduction du coût global des marchandises et une nouvelle augmentation de la liberté de conception.
Comment concevoir pour la fabrication additive
Avant de commencer à concevoir pour la fabrication additive, vous devez tenir compte de certains éléments essentiels. Nous allons jeter un coup d'oeil.
1. Assurez-vous que le modèle 3D est étanche
L'un des avantages de la conception pour la fabrication additive est qu'elle permet de créer des géométries complexes qui seraient impossibles à réaliser avec les méthodes de fabrication traditionnelles. Cependant, cela signifie également plus d'opportunités pour l'eau d'entrer dans la conception et de causer des problèmes. Pour vous assurer que votre modèle 3D est étanche, vous devrez suivre quelques étapes supplémentaires au cours du processus de conception.
- Assurez-vous que tous les canaux et les vides de la conception sont scellés. S'il y a des zones où l'eau pourrait potentiellement entrer, ajoutez des drains ou d'autres dispositifs pour aider à garder l'eau à l'extérieur.
- Si vous trouvez des fuites dans votre conception, vous pouvez les réparer en ajoutant ou en déplaçant des sommets jusqu'à ce que le maillage soit complètement scellé.
- Une autre façon d'éviter les fuites consiste à utiliser un maillage à plus haute résolution. Cela créera une surface plus lisse qui est moins susceptible d'avoir des lacunes ou des trous. Équilibrez la résolution du maillage avec la complexité du modèle. Si le maillage est trop dense, il sera difficile de le modifier et de ralentir votre ordinateur.
- Enfin, pensez à utiliser des matériaux naturellement résistants à l'eau, comme certains types de plastiques ou de métaux. Ces précautions peuvent aider à garantir que votre modèle 3D peut résister à l'exposition à l'eau.
2. Vérifier le rétrécissement et le gauchissement
Au milieu de toutes les discussions sur la conception pour la fabrication additive, il est important de ne pas perdre de vue le fait que le post-traitement est toujours important. Un domaine qui nécessite encore une attention est le rétrécissement et le gauchissement (voir comment éviter la déformation dans les impressions 3D).
Les méthodes de fabrication traditionnelles sont contrôlées par des caractéristiques de conception telles que les chanfreins et les angles de dépouille. Mais avec la fabrication additive, l'orientation de la construction peut affecter de manière significative le rétrécissement et le gauchissement. Par conséquent, il est essentiel de vérifier ces défauts avant de commencer le processus de construction. Cela peut éviter les surprises et garantir que vos pièces répondent aux spécifications de conception.
3. Considérez les surplombs
Lors de la conception pour la fabrication additive, vous devez garder à l'esprit les porte-à-faux. Les porte-à-faux se produisent lorsqu'une partie de la conception est suspendue au-dessus de l'espace sans support. Cela peut être problématique car le matériau est déposé couche par couche pendant le processus d'impression. Rien en dessous ne supporte le matériau, ce qui peut s'effondrer et ruiner l'impression.
Ajoutez des supports à la conception pour assurer la stabilité lors de l'impression. Alternativement, l'angle du porte-à-faux peut être ajusté de sorte qu'il soit moins susceptible de s'effondrer. Tant que vous ne négligez pas ce domaine lors de la conception pour la fabrication additive, vous pouvez être sûr de produire des impressions de haute qualité.
4. Considérez la force du modèle
Lors de la conception pour la fabrication additive, il est crucial de prendre en compte la résistance du modèle. Contrairement aux méthodes de fabrication traditionnelles, la fabrication additive construit des pièces couche par couche à partir d'un pool de liquide ou de poudre. En conséquence, ces pièces peuvent être plus faibles dans certaines directions et plus susceptibles de se casser.
Pour vous assurer que votre pièce AM est suffisamment solide pour résister aux contraintes d'utilisation, il est crucial de tenir compte de son orientation lors du processus de conception. Par exemple, si vous concevez une pièce qui subira des niveaux de contrainte élevés dans un direction, envisagez d'orienter les couches de la pièce de manière à ce qu'elles soient perpendiculaires à celle direction.
Par conséquent, les ingénieurs de DfAM doivent examiner attentivement la résistance des matériaux qu'ils utilisent et la conception de la pièce elle-même pour créer des produits fonctionnels finaux.
5. Vérifiez la résolution
Lors de la conception de composants pour la fabrication additive, il est essentiel de prendre en compte la résolution du modèle. La résolution est une caractéristique mineure qui peut être imprimée avec précision, et elle est limitée par la taille de la buse de dépôt et l'épaisseur de la couche. Par exemple, un modèle avec une résolution de 0,1 mm ne serait pas en mesure d'imprimer des caractéristiques plus mineures que 0,1 mm.
Les modèles à haute résolution sont plus chers à produire, mais ils peuvent être essentiels pour imprimer des détails fins ou des formes géométriques complexes. Lors du choix d'une résolution pour votre modèle, il est crucial d'équilibrer le coût et la précision.
6. Considérez les trous d'évacuation
Lors de la création d'un objet avec plusieurs pièces qui doivent être attachées, les concepteurs doivent considérer qu'il y aura des vides ou des espaces entre les pièces. Ces vides peuvent causer des problèmes lors de l'impression, car ils emprisonnent l'air et empêchent la pièce de se lier correctement à la plaque de construction. Une façon de résoudre ce problème consiste à inclure des trous d'évacuation dans la conception.
Les trous d'échappement sont de petites ouvertures qui permettent à l'air et au matériau en excès de s'échapper pendant le processus d'impression, empêchant ainsi l'air emprisonné de causer des problèmes pendant le processus d'impression. Ainsi, l'inclusion de trous d'échappement dans la conception est cruciale pour quiconque s'intéresse à la conception pour la fabrication additive.
7. Évitez les contre-dépouilles et les angles vifs
La conception est essentielle dans l'impression 3D. Une erreur courante consiste à concevoir des objets avec des contre-dépouilles ou des angles vifs. Ces fonctionnalités peuvent sembler correctes sur un écran d'ordinateur, mais peuvent causer des problèmes lors de l'impression. La raison en est que Imprimantes 3D construire des objets un calque à la fois.
Si un objet présente une contre-dépouille, l'imprimante peut être incapable de déposer correctement le matériau, ce qui entraîne une partie faible ou déformée. Les coins pointus peuvent également causer des problèmes, car ils sont susceptibles de se déformer ou de se casser pendant l'impression. Par conséquent, il est préférable d'éviter les contre-dépouilles et les angles vifs en optant pour des motifs que vous pouvez facilement imprimer sans problème.
Testez votre conception avant de l'envoyer à l'imprimante
Maintenant que vous savez concevoir pour la fabrication additive, il est important de tester votre conception avant de l'envoyer à votre imprimante 3D. Cela vous permettra d'évaluer le fonctionnement de la conception dans le processus de fabrication additive et d'identifier les problèmes potentiels. C'est aussi un excellent moyen d'avoir une idée des coûts impliqués dans l'impression 3D de votre produit.
Une fois que vous avez testé votre conception et que vous êtes satisfait des résultats, vous pouvez l'envoyer à l'imprimeur. Avec ces précieux conseils à l'esprit, vous pouvez vous assurer que votre produit sera imprimé correctement et selon vos spécifications.
