Utiliser l'impression 3D pour les dispositifs de serrage complexes, les fixations et autres outillages
La fabrication additive peut offrir une alternative à l'usinage pour fabriquer des fixations et des dispositifs de serrage irréguliers, complexes ou de très petite taille
La plupart des fabricants utilisent des dispositifs de serrage et des fixations. Cela augmente la précision, la fiabilité et l'interchangeabilité des pièces finales. Habituellement, les dispositifs de serrage et les fixations sont usinés, mais l'impression 3D industrielle (la fabrication additive) devient de plus en plus prisée pour ce type de tâche.
La règle générale est la suivante : s'il est possible d'utiliser l'usinage CNC 3 axes, il faut le faire. Les fixations usinées présentent généralement une meilleure finition de surface, des matières plus solides et une plus grande précision. Par ailleurs, pour des petites séries, les coûts et les délais d'exécution sont sensiblement les mêmes que pour l'impression 3D.
Cependant, l'impression 3D peut offrir un excellent complément, voire une alternative, à l'usinage pour fabriquer des fixations et des dispositifs de serrage présentant des formes irrégulières ou complexes, en particulier pour des très petits outillages. Les pièces qui sont difficiles (ou impossibles) à usiner peuvent parfois être réalisées par impression 3D, et en cas de production de nombreux dispositifs de serrage et de fixations, celle-ci peut s'avérer très efficace pour réduire les coûts.
Protolabs propose cinq technologies différentes d'impression 3D, un parfait exemple de l'approche technologiquement neutre de l'entreprise en ce qui concerne la fabrication. Examinons ces options de plus près pour déterminer celle qui convient le mieux à chaque application particulière de fixation/serrage.
| WHY 3D PRINT JIGS AND FIXTURES? |
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Stereolithographie (SLA) un option courante
La technologie SLA est une bonne option pour la fabrication de dispositifs de serrage et de fixations, notamment sur des formes irrégulières ou complexes, en raison de l'excellente finition de surface possible sur les composants finaux.
La résistance et la durabilité du matériau sont limitées ; toutefois, le placage métallique est une solution couramment utilisée par ceux qui préfèrent la technologie SLA car son prix est compétitif. Les considérations de conception en SLA comprennent, dans la direction X / Y ± 0,05 mm plus un supplément de ± 0,001 mm / mm ; dans la direction Z ± 0,13 mm plus un supplément de ± 0,001 mm / mm.
Le frittage laser sélectif (SLS) convient pour les grands outillages, et le Multi Jet Fusion gagne du terrain.
Le SLS est plus particulièrement utilisé pour les dispositifs de serrage et les fixations de grande taille, et cette option est très économique. Le SLS produit des dispositifs de serrage et des fixations résistants et précis, qui sont bien plus solides et durables que ceux fabriqués par SLA. Le SLS permet en outre de fabriquer en plus grandes séries, mais les pièces souffrent d'une finition plus rugueuse et manquent de détails. Il convient de souligner que, si la rugosité des surfaces pose un problème, elle peut être améliorée grâce à des techniques de post-traitement telles que le Vapour Smoothing.
La conception pour SLS doit comprendre une épaisseur de paroi homogène, et des rayons sur les angles internes et externes empêchant la matière de se déformer et garantissent la précision dimensionnelle. Les tolérances attendues sur des pièces bien conçues sont de +/-0,2 mm plus +0,002 mm/mm. Veuillez consultez nos recommandations de conception pour SLS pour plus d'informations.
Le Multi Jet Fusion est de plus en plus prisé pour la production de dispositifs de serrage et de fixations. C'est une technologie rapide, produisant des prototypes fonctionnels en nylon et des pièces de production finale en un seul jour. Les pièces finales présentent une finition de surface de qualité, une géométrie précise et des propriétés mécaniques plus homogènes que celles traitées par d'autres processus tels que le SLS. (Toutefois, le SLS est plus précis pour les petites géométries).
La conception pour MJF doit comprendre une épaisseur de paroi homogène et des rayons sur les angles internes et externes pour empêcher la matière de se déformer et garantir la précision dimensionnelle. Pour des pièces bien conçues, des tolérances de l'ordre de ±0,25 mm (Ultrasint™ TPU-01 : ±0,30 mm) plus ±0,002 mm/mm sont généralement réalisables. Veuillez noter que les tolérances peuvent varier en fonction de la géométrie de la pièce.
Utiliser le frittage laser direct de métal (DMLS) pour sa durabilité
Les dispositifs de serrage et les fixations produits par DMLS sont extrêmement résistants (densité presque totale) mais souvenez-vous que les surfaces DMLS ont tendance à être rugueuses et que les délais d'exécution sont généralement plus longs du fait des opérations post-traitement requises, qui comprennent un usinage secondaire pour certaines applications.
La DMLS doit é galement prendre en compte plusieurs critères de conception : Il est préférable d'ajouter de la matière supplémentaire lors de la transition graduelle vers les sections transversales plus grandes : La qualité des pièces est améliorée lorsque celles-ci ne nécessitent qu'un support minimal. D'une manière générale, évitez de concevoir des pièces qui présentent des zones avec un angle inférieur à 45 degrés afin de les rendre auto-portantes.
Les saillies importantes peuvent réduire le détail des pièces ou conduire à des erreurs de fabrication. De même, les canaux en forme de goutte ou de diamant donnent de meilleurs résultats que les canaux et trous circulaires, parce qu'ils favorisent une finition de surface plus homogène et permettent un diamètre de canal maximal.
Un pont est toute surface plate orientée vers le bas et supportée par deux murs ou plus. La distance minimum recommandée de transition sans renforts est de 2 mm.
Généralement, pour des pièces bien conçues avec une orientation de fabrication indiquée, des tolérances de l'ordre de +/- 0,1 mm à +/-0,2 mm +0,005 mm/mm sont attendues et réalisables
Considérations finales pour l'impression 3D des dispositifs de serrage et des fixations
Il est préférable de produire des dispositifs de serrage et des fixations plus rigides et plus solides. Par conséquent, les conceptions doivent tenir compte du principe que les pièces fabriquées par impression 3D sont typiquement plus solides dans le plan de dessin X,Y que dans l'orientation de fabrication Z.
Souvenez-vous que les tolérances peuvent varier en fonction de la géométrie de la pièce, et une fois de plus, s'il est possible d'utiliser l'usinage CNC 3 axes, il faut le faire.
Si vous avez des questions ou des doutes, si vous voulez discuter des options et obtenir des conseils, n'hésitez pas à contacter un ingénieur d’applications Protolabs au +33 (0)4 56 64 80 50 ou à l'adresse [email protected].