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Quelle précision offre l’impression 3D ?

La précision d’une pièce imprimée en 3D dépend du procédé utilisé et de la qualité de l’imprimante. Le filament utilisé et la qualité des données CAO y jouent aussi un rôle.

Informations de base sur les tolérances en impression 3D

Les écarts possibles sont plus importants en impression 3D qu’ils le sont en moulage par injection ou avec un usinage par enlèvement. Le moulage par injection de polymères permet d’avoir des tolérances de l’ordre du dixième. L’usinage par enlèvement du métal parvient même à des tolérances de l’ordre du centième. La tolérance d’écart est d’au moins 0,1 mm sur la plupart des procédés d’impression 3D.

Des malentendus naissent souvent de la confusion entre les termes « résolution » et « tolérance ». La résolution de disons seulement 15µm d’une imprimante polyjet ne signifie pas que la tolérance est aussi basse. Il faut veiller ici à ne pas mélanger les termes.


Convertir en STL un fichier en format STP

Un fichier STL est nécessaire pour la fabrication par impression 3D. Ce fichier peut être généré directement à partir d’un programme CAO ou à partir d’un fichier CAO existant par conversion de ce dernier.

Mais la conversion de données STP en données STL peut donner lieu à des inexactitudes dans le domaine du centième. Celles-ci s’expliquent par des représentations différentes de la surface. Le format STP fait appel à un algorithme de données qui représente les données de manière plus détaillée que le format STL est capable de le faire. Cela est dû à la conversion de la surface en une sorte de réseau de triangles qui font que la forme est représentée de manière simplifiée en format STL.

Plus la résolution choisie est basse et plus les différences s’amplifient lors de la conversion. Par corrélation, l’augmentation de la résolution augmente aussi la quantité de données qui finissent par ne plus pouvoir être traitées correctement. Les novices en impression 3D devront avoir le goût de l’expérimentation au début. Ou demander conseil à un spécialiste si ce n’est pas le cas. Nombreux sont les fournisseurs d’impression 3D qui proposent ce type de services et fournissent une assistance pour la génération ou la conversion de données CAO.

Résolution très grossière, très faible quantité de données
Résolution très grossière, très faible quantité de données
Résolution grossière, faible quantité de données
Résolution grossière, faible quantité de données
Résolution élevée, très grande quantité de données
Résolution moyenne, grande quantité de données
Résolution élevée, très grande quantité de données
Résolution élevée, très grande quantité de données

Les schémas montrent de haut en bas la conversion d’un fichier STP en un fichier STL avec résolution croissante. La résolution devrait être choisie en fonction de la complexité et de la taille de la pièce. Dans notre exemple ci-dessus, les deux résolutions du milieu suffiraient pour l’impression de la pièce.

Écarts dimensionnels avec les différents procédés d’impression 3D

Ajoutez votre titre iciSLA (stéréolithographie) : ± 0,2 % (avec une limite inférieure de ± 0,2 mm)

  • La stéréolithographie (SLA et DLP) est, avec la technologie polyjet, le procédé le plus exact. Le diamètre du laser est en règle générale compris entre 100 et 150 µm. Soit nettement moins qu’en procédé FDM.  
  • On a donc ici moins de tolérances et la surface du composant peut être imprimée de manière optimale.

Multi Jet Modeling/Polyjet : ± 0,1 à 0,2 % (avec une limite inférieure de ± 0,1 à 0,2 mm)

  • Le procédé polyjet fait appel à un rayon UV et on a ici de très faibles tolérances que l’on n’a pas avec un traitement à la chaleur. Ce procédé est recommandé pour les pièces filigranes ou les pièces dont certaines parois sont très fines, le procédé UV entraînant moins de tensions ou de rétrécissement du matériau

FDM : (Fused Deposition Modeling) / FFF (Fused Filament Fabrication : ± 0,2 % (avec une limite inférieure de ± 0,2 mm)

  • Le procédé FDM (dépôt de matière fondue) est le plus grossier des procédés d’impression 3D courants, avec une buse dont la taille est normalement de 0,4 mm et une épaisseur minimum des parois en résultant de 0,8 à 1 mm. Certains matériaux se rétrécissent, ce qui joue sur la précision pouvant être atteinte.
  • Les surfaces sont normalement plus rugueuses qu’avec d’autres procédés et la structure (couches) est nettement visible.

Eviter les tolérances lors de la conception et de l’orientation

Les résultats obtenus au niveau de la surface de la pièce varient en fonction de l’orientation de celle-ci lors de l’impression. Cette orientation joue un rôle plus ou moins grand pour la qualité de la pièce imprimée selon le procédé d’impression utilisé. Avant l’impression, il convient donc de se demander si la pièce a des surfaces fonctionnelles particulières dont la finition devra être plus lisse que d’autres pour l’orienter en conséquence.  La fonction des différentes surfaces de la pièce devrait aussi être prise en compte dès la conception.

Post-usinage

En impression 3D aussi, un post-usinage plus ou moins important des pièces imprimées peut être nécessaire en fonction des exigences auxquelles elles sont soumises.

Des structures ou de la masse de support devront par exemple être enlevées à la main. Les pièces sont aussi ébavurées et polies avec différents procédés si besoin est. Un polissage à la main peut être nécessaire dans certains cas pour obtenir un résultat optimal. Une coloration ultérieure de la pièce imprimée est aussi possible.

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