Restrictions géométriques de l'impression 3D

Les imprimantes 3D sont très polyvalentes en ce qui concerne les types de pièces qu'elles peuvent fabriquer. En fonction de la technologie d'impression 3D utilisée, vous pouvez produire des pièces dans une grande variété de géométries et de tailles. Cependant, il existe toujours des restrictions en matière de géométrie d'impression 3D, même pour les technologies d'impression 3D les plus avancées qui existent aujourd'hui.

Dans cet article, nous examinons de plus près les limites de taille et de géométrie qu'il est important de comprendre lors de la création de modèles CAO 3D pour la fabrication additive. Il est essentiel de comprendre ces limites, que vous fabriquiez des pièces de base ou des pièces très complexes présentant des caractéristiques de conception compliquées.

L'une des restrictions les plus importantes auxquelles est confrontée toute technologie d'impression 3D est la taille physique de la pièce qui peut être imprimée. Bien que chaque imprimante ait ses propres limites de taille, il est généralement préférable d'utiliser une imprimante industrielle pour les pièces de grande taille. En outre, l'une des meilleures solutions pour la fabrication de grandes pièces imprimées en 3D consiste à diviser les pièces en plusieurs composants qui peuvent être imprimés séparément, puis assemblés une fois l'impression terminée.

Bien que chaque imprimante 3D ait ses propres limites de taille de construction, voici les tailles de construction courantes pour les procédés d'impression 3D suivants :

• FDM - 200 x 200 x 200 mm (desktop) / 900 x 600 x 900 mm (industrial)
• SLA - 145 x 145 x 175 mm (desktop) / 1500 x 750 x 500 mm (industrial)
• SLS - 750 x 550 x 550 mm
• DMLS/SLM - 500 x 280 x 360 mm
• MJF - 380 x 285 x 380 mm

Outre la taille de construction, l'épaisseur des parois est un autre facteur essentiel à prendre en compte dans la conception de vos pièces imprimées en 3D. Chaque technologie d'impression 3D a une épaisseur de paroi minimale qui doit être soigneusement respectée pour éviter la défaillance de la pièce. Pour la plupart des conceptions de pièces, il n'est pas possible d'imprimer en 3D des parois très fines, à moins qu'elles ne soient plus larges que la taille minimale imprimable pour chaque technologie d'impression 3D.

Voici les exigences relatives à l'épaisseur minimale des parois pour chaque procédé d'impression 3D :

• FDM - 0.8 mm
• SLA/DLP - 0.5 mm
• SLS - 0.7 mm
• MJF - 0.5 mm
• DMLS/SLM - 0.4 mm

Une autre considération essentielle que les concepteurs de pièces doivent prendre en compte dans leurs modèles imprimés en 3D est l'obligation pour la pièce d'être complètement manifold - également appelée "étanche". Manifold signifie que chaque bord de la pièce doit être connecté à exactement 2 polygones. En outre, la pièce ne doit pas comporter de trous, sauf s'ils sont nécessaires à la conception prévue. Si votre modèle n'est pas manifold, il y a un risque que le logiciel d'impression 3D interprète mal les instructions destinées à l'imprimante 3D. Les conceptions d'impression 3D non manifold peuvent entraîner la présence de trous, de couches incohérentes et d'autres défauts. En raison de ces problèmes, votre pièce ne pourra probablement pas être imprimée.

Chaque impression 3D est constituée de polygones, communément appelés "faces". Il s'agit des carrés plats que l'on trouve dans les modèles polygonaux non CAO.  Chaque polygone représente la surface comprise entre 3 ou 4 arêtes. De plus, chacune de ces arêtes doit avoir 2 polygones connectés de part et d'autre. Le problème est que les défauts non-manifold ne sont souvent pas clairs au stade de la modélisation. La meilleure méthode pour valider si un modèle est imprimable est d'utiliser des logiciels spécialisés qui peuvent mettre en évidence les caractéristiques de votre conception qui pourraient poser des problèmes lors de l'impression 3D.

Les logiciels de CAO utilisent des splines de base rationnelles non uniformes (NURBS) pour représenter les surfaces d'un modèle 3D. Lorsque vous exportez votre modèle au format STL, il est essentiel de vous assurer qu'un nombre suffisant de polygones est utilisé pour représenter les surfaces. Cela permet de s'assurer que votre pièce aura une finition de surface lisse après son impression en 3D.

Si votre modèle 3D est exporté avec un nombre insuffisant de polygones, les bords qui relient les polygones individuels seront très probablement visibles dans votre pièce imprimée en 3D. En fait, cette apparence visuelle est plus prononcée dans les modèles plus grands, car les polygones sont plus visibles sur les surfaces courbes. D'autre part, si vous avez trop de polygones dans l'exportation de votre modèle 3D, la taille du fichier dépassera la limite de la plupart des imprimantes 3D. Il est également important de noter que lorsque vous créez des mailles de polygones, des mailles plus fines se traduiront par des tailles de fichiers plus importantes, ce qui peut poser problème pour l'imprimante 3D.