Pour le profane, nous imaginons l'impression 3D comme étant simple. C'est comme ouvrir un document et appuyer sur imprimer, n'est-ce pas ? En réalité, l'impression 3D est immensément technique et nécessite des connaissances considérables pour créer, configurer et finir un produit d'impression 3D complet. Ce blog explore certains des termes techniques les plus courants en impression 3D, y compris les subtilités de la Fabrication Additive, de la CAO, du G-Code, des Extrudeuses, et plus encore.
Fabrication Additive, également connue sous le nom d'impression 3D, fait référence à la création d'objets tridimensionnels en ajoutant du matière couche par couche. Comme son nom l'indique, c'est un processus additif plutôt qu'un processus soustractif tel que l'usinage CNC. Diverses technologies de fabrication additive existent, y compris la stéréolithographie (SLA), le frittage direct de métal par laser et la Fusion Multi Jets. La fabrication additive offre flexibilité, rapidité et la capacité de créer des géométries complexes qui pourraient autrement être difficiles ou impossibles à réaliser en utilisant des méthodes de fabrication traditionnelles.
Plateau de Construction la surface sur laquelle l'objet est construit.
CAO (Conception Assistée par Ordinateur) fait référence à l'utilisation de la technologie informatique pour créer, modifier, analyser ou optimiser des conceptions à diverses fins. Les logiciels de CAO permettent aux concepteurs, ingénieurs, architectes et autres professionnels de produire des objets ou systèmes précis en deux dimensions (2D) et en trois dimensions (3D).
Dépôt se réfère au processus d'ajout de la matière couche par couche pour construire un objet tridimensionnel. Cette technique implique de déposer des couches successives des matières sur un design ou modèle numérique créé à l'aide de logiciels de CAO. Un filament thermoplastique est introduit dans une buse chauffée dans les technologies d'impression 3D basées sur le dépôt comme le Modélisation par Dépôt de Fil Fondu ou la Fabrication de Filament Fondu. La matière est fondu et extrudé sur le plateau de construction de l'objet ou sur les couches précédentes selon des chemins précis déterminés par le modèle numérique. À mesure que chaque couche est déposée, elle fusionne ou se solidifie avec les couches précédentes, formant progressivement la pièce finale.
Extrudeuse est le mécanisme responsable de la fusion et du dépôt de la matière filamentaire sur le plateau de construction pour créer l'objet couche par couche, un composant critique dans l'impression par dépôt telle que le FDM (Modélisation par Dépôt de Fil Fondu).
Filament la matière utilisé comme substance principale pour créer des pièces (utilisant l'impression par dépôt), introduit dans l'extrudeuse d'une imprimante 3D. Les filaments se déclinent en différents types et compositions, tels que l'ABS, le PETG, le TPU et le Nylon.
G-Code un ensemble d'instructions ou de commandes dans un langage normalisé qui indique à l'imprimante 3D (FDM) comment créer une pièce. Une séquence de codes alphanumériques qui contrôlent le mouvement, la vitesse, la température et d'autres paramètres nécessaires pour produire une pièce imprimée en 3D. Généré à partir d'un logiciel de découpage (qui convertit un modèle 3D en une couche imprimable). Les commandes spécifiques au G-Code guident l'extrudeuse et la plateforme de construction de l'imprimante, incluant des instructions pour les mouvements le long des axes X, Y et Z, les taux d'extrusion, les températures de chauffage et de refroidissement, les vitesses de ventilateur et d'autres paramètres pertinents pour le processus d'impression. Voici un exemple de ce à quoi pourraient ressembler certaines commandes G-Code
- G0/G1 – Déplacer vers une position spécifique à une certaine vitesse
- G28 – Réinitialiser tous les axes (retour au point de référence)
- G92 – Définir la position actuelle aux coordonnées spécifiées
- M104 – Définir la température de l'extrudeuse
- M140 – Définir la température du lit chauffant
- M106 – Contrôler la vitesse du ventilateur
Plateau Chauffant est une plateforme sur laquelle l'objet imprimé est construit couche par couche. Le lit est chauffé à des températures spécifiques, généralement entre 50 et 100 degrés Celsius ou plus, selon la matière du filament utilisé. L'objectif principal est d'éviter le gauchissement et d'améliorer l'adhérence entre la première couche de l'impression et le lit lui-même.
Infill fait référence à la structure interne d'une pièce imprimée. Il est généralement représenté comme un motif de lignes, de grilles, de triangles ou d'autres formes. Vous pouvez ajuster la densité de l'infill, spécifiant combien d'espace intérieur est rempli de la matière. Cela au lieu d'imprimer un objet solide, ce qui utiliserait beaucoup plus de la matière et prendrait beaucoup plus de temps. Le choix de l'infill dépend des exigences spécifiques d'impression. Si une pièce nécessite un haut niveau d'intégrité structurelle ou supportera beaucoup de poids, elle pourrait bénéficier de pourcentages d'infill plus élevés pour une résistance accrue. Ajuster la densité de l'infill permet d'équilibrer entre la résistance, l'utilisation de la matière et le temps d'impression.
Bourrages sont lorsque le filament (matière utilisée pour l'impression) se coince ou est bloqué dans l'extrudeuse, la buse ou une autre partie du système d'alimentation de l'imprimante 3D, perturbant le processus. Plusieurs facteurs contribuent aux bourrages, tels que des problèmes de filament (nœuds, enchevêtrements ou irrégularités), des problèmes d'extrudeuse (obstruée ou partiellement bloquée), les paramètres d'impression et les problèmes mécaniques.
Ruban Kapton est un ruban adhésif résistant à la chaleur, couramment utilisé dans l'impression 3D (FDM). C'est un ruban en film de polyimide qui peut supporter des températures élevées, généralement de 200 à 300 degrés Celsius (ou même plus dans certains cas). Le ruban Kapton est souvent appliqué sur le lit d'impression, en particulier pour les imprimantes qui n'ont pas de lit chauffant intégré pour les matières nécessitant des températures de lit plus élevées. L'objectif principal du ruban est de fournir une surface plate, durable et résistante à la chaleur pour que les premières couches de l'im
Hauteur de Couche se réfère à l'épaisseur verticale de chaque couche qui compose un objet imprimé. Lorsque vous utilisez l'impression 3D, votre pièce est construite dans une imprimante couche par couche. La hauteur de couche détermine l'épaisseur de chacune de ces couches. Ainsi, si la hauteur de couche est réglée à 0,2 mm, chaque couche de la pièce imprimée aura une épaisseur de 0,2 mm. Des hauteurs de couche plus petites résultent en un détail plus fin mais peuvent augmenter le temps d'impression car l'imprimante doit créer davantage pour construire la pièce finale.
Microstepping est une technique utilisée pour obtenir un contrôle plus fin et un mouvement plus doux des composants de l'imprimante, en particulier les moteurs pas à pas responsables du déplacement de la tête d'impression ou de la plateforme de construction.
Les moteurs pas à pas fonctionnent en divisant une rotation complète en étapes, qui sont des positions discrètes vers lesquelles le moteur peut se déplacer. Chaque étape correspond à un mouvement angulaire fixe. Le microstepping divise ces étapes discrètes en positions intermédiaires plus petites au lieu de déplacer le moteur d'une étape complète à la suivante. Le microstepping permet des fractions d'étapes, créant des incréments de mouvement plus petits.
Par exemple, si un moteur pas à pas a 200 étapes complètes par révolution, le microstepping peut diviser chaque étape complète en incréments plus petits, disons 16 micro-étapes par étape complète. Cela signifie qu'il y a maintenant 3 200 micro-étapes dans une révolution complète (200 étapes complètes × 16 micro-étapes).
Le microstepping peut être avantageux pour plusieurs raisons : mouvement lisse, précision améliorée et réduction du bruit du moteur pas à pas.
Buse est la partie responsable du dépôt et de la mise en forme de matière de filament fondu pour créer les couches qui forment la pièce finale. La buse est généralement faite de laiton ou d'autres matières résistantes à la chaleur et est attachée à l'extrémité chaude de l'imprimante 3D. Elles viennent dans diverses tailles allant de 0,2 mm à 1 mm ou plus de diamètre. La taille de la buse impacte le niveau de détail, la vitesse d'impression et le taux de flux de matières. Les buses plus petites conviennent aux impressions complexes nécessitant un détail fin. Les buses plus grandes peuvent accélérer le processus d'impression.
Surplomb fait référence à une partie d'un objet imprimé qui s'étend horizontalement ou en diagonale au-delà de la couche précédemment imprimée sans aucun support en dessous. Essentiellement, c'est une zone où l'imprimante dépose de matière en l'air sans aucun support structurel de la couche ci-dessous. Ils peuvent poser des défis car le filament fondu a tendance à s'affaisser ou à s'abaisser lorsqu'il est imprimé en l'air. Sans le support approprié, ces sections peuvent ne pas être imprimées avec précision. La plupart des imprimantes 3D peuvent gérer de légers surplombs sans support supplémentaire jusqu'à un certain angle (généralement 45 degrés) sans compromettre la qualité d'impression. Cependant, à mesure que l'angle de surplomb augmente au-delà de la capacité de l'imprimante à imprimer sans support, les structures de support deviennent nécessaires.
Les structures de support sont des éléments supplémentaires produits pour fournir un support temporaire pour maintenir les surplombs pendant le processus d'impression. Ces supports sont ensuite retirés manuellement ou en les dissolvant une fois l'impression terminée.
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Nivellement du Plateau d’Impression assure que la surface de construction de l'imprimante 3D est parfaitement alignée et parallèle au plan de mouvement de la buse. Cela implique d'ajuster le plateau d'impression pour s'assurer qu'il est à la distance correcte de la buse de l'imprimante sur toute la surface du plateau. Un plateau d'impression nivelé est essentiel pour l'adhérence et la cohérence de la hauteur des couches. Si le plateau est inégal ou trop éloigné ou trop proche de la buse, cela peut causer des problèmes d'adhérence, conduisant à une mauvaise qualité d'impression ou à des échecs d'impression. Un bon nivellement du plateau aide également à maintenir une hauteur de couche cohérente sur toute la surface de construction, assurant l'uniformité et la précision de la pièce imprimée.
Contrôle de Qualité une série de processus et mesures mis en œuvre pour garantir que les objets imprimés répondent à certaines normes, spécifications et caractéristiques souhaitées. Chez Protolabs, nous utilisons et offrons un vaste éventail de contrôles de qualité et de certifications, tels que l'ISO 13485 pour les pièces médicales, l'analyse des poudres & la traçabilité des matériaux, l'inspection de qualité et bien plus encore. Découvrez nos autres processus de contrôle de qualité ici.
Radeau fait référence à une structure supplémentaire imprimée sous la pièce réelle. C’est une couche supplémentaire ou une série de couches qui servent de fondation ou de structure de support. Le radeau est imprimé directement sur le plateau d’impression et constitue une base stable pour les premières couches. Les radeaux peuvent aider en améliorant l’adhérence, en fournissant un soutien pour les débords, le nivellement et la calibration.
Logiciel de Découpe est un logiciel qui convertit un modèle 3D (typiquement au format de fichier STL ou OBJ) en instructions (G-code) que l'imprimante 3D peut comprendre et exécuter. Il découpe le modèle 3D en fines couches horizontales, générant un ensemble d'instructions pour l'imprimante sur la manière de construire chaque couche pour créer l'objet imprimé final. Le logiciel de découpe permet aux utilisateurs d'ajuster divers paramètres et réglages influençant le processus d'impression, y compris la hauteur de couche, la vitesse d'impression, la densité de remplissage, les structures de support, le bord de radeau ou jupe et la température d'impression.
Chemin d'Outil fait référence à l'itinéraire spécifique ou à la trajectoire que la tête d'impression (ou l'extrudeuse) suit tout en déposant du matériel pour créer chaque couche d'un objet imprimé. Le chemin d'outil détermine comment l'imprimante traversera chaque couche, y compris les motifs de remplissage, le périmètre (murs extérieurs), les couches supérieures et inférieures, et les structures de support. Optimiser le chemin d'outil est crucial pour obtenir des impressions précises avec la finition de surface souhaitée, la résistance et la précision dimensionnelle.
Durcissement UV est une technique de post-traitement utilisée principalement dans les processus d'impression 3D à base de résine, comme la stéréolithographie. Ce processus et d'autres processus similaires utilisent une résine photopolymère liquide qui se solidifie ou durcit lorsqu'exposée à des longueurs d'onde spécifiques de lumière ultraviolette (UV). Après qu'une impression 3D à base de résine est terminée, l'objet n'est généralement pas entièrement solidifié. Il reste dans un état semi-solide et peut avoir un excès de résine non durcie sur sa surface. Le durcissement UV expose l'objet imprimé à une lumière UV supplémentaire pour durcir et solidifier complètement la résine, assurant que l'objet atteint ses propriétés mécaniques maximales et devient entièrement durci.
Le durcissement UV améliore la résistance, la durabilité et la finition de surface des pièces imprimées en 3D.
Viscosité se réfère à la mesure de la résistance d'un matériel à l'écoulement. La viscosité a un effet différent selon le service d'impression 3D utilisé. Par exemple, dans la modélisation par dépôt de filament (FDM), elle affecte la fluidité avec laquelle le matériau s'écoule à travers la buse de l'extrudeuse de l'imprimante ; les filaments ayant une viscosité plus élevée peuvent avoir du mal à s'écouler, conduisant à des obstructions et à une extrusion incohérente. Une faible viscosité peut conduire à un écoulement excessif, à des fils ou à un affaissement entre les sections. Dans les méthodes d'impression à base de résine telles que la stéréolithographie (SLA), elle affecte la manière dont le matériau se répand sur la plateforme de construction et se solidifie lorsqu'exposé à la lumière. Les résines ayant une viscosité plus élevée ont tendance à moins se répandre, résultant en des impressions moins détaillées ou des difficultés à obtenir des surfaces lisses. Les résines à faible viscosité peuvent s'écouler plus facilement, permettant un meilleur détail dans les impressions complexes mais pouvant causer des débordements ou des imprécisions si elles ne sont pas correctement contrôlées.
Warping est une déformation ou un soulèvement indésirés des bords ou des coins d'un objet imprimé pendant le processus d'impression ou après achèvement. Cela se produit lorsque certaines zones de l'impression se contractent ou se soulèvent de la plateforme d'impression, résultant en une forme finale déformée ou tordue. Plusieurs facteurs contribuent au warping, y compris les fluctuations de température, la mauvaise adhérence au lit, l'impression sur de grandes surfaces plates et les températures d'impression élevées. Le warping peut être atténué en employant plusieurs techniques, telles que l'utilisation d'un lit d'impression chauffé, d'une enceinte, l'utilisation d'aides à l'adhérence et l'optimisation des paramètres d'impression.
Axe X est l'un des trois axes principaux qui définissent le mouvement et le positionnement de la tête d'impression ou de l'extrudeuse. L'axe X est typiquement l'axe horizontal qui va de gauche à droite, perpendiculaire aux axes Y et Z.
Axe Y comme l'axe X est l'un des axes principaux dans une imprimante 3D. L'axe Y est typiquement l'axe horizontal qui va de l'avant vers l'arrière de l'imprimante, perpendiculaire aux axes X et Z.
Axe Z comme les axes X et Y est l'un des axes principaux dans une imprimante 3D. L'axe Z est typiquement l'axe vertical qui monte et descend perpendiculairement aux axes X et Y.
Il existe de nombreux autres termes d'impression 3D que vous êtes susceptible d'entendre.