Apprendre les meilleures pratiques d'impression 3D avec un professionnel

Il peut sembler que l'impression 3D est une technologie tout à fait moderne, mais le fait est qu'elle est utilisée dans l'industrie depuis des décennies. La seule chose qui est vraiment nouvelle, c'est que les imprimantes sont devenues bon marché et suffisamment petites pour que des gens comme nous en achètent une et la posent sur notre établi. Alors pourquoi ne pas profiter de toutes ces connaissances accumulées par ceux qui ont travaillé dans le domaine de l'impression 3D, plus précisément appelée fabrication additive, depuis avant que MakerBot n'arrête de fabriquer des imprimantes en bois ?

C'est pourquoi nous avons demandé à Eric Utley, ingénieur d'applications chez Protolabs, de passer au Hack Chat cette semaine. Avec plus de 15 ans d'expérience dans la fabrication additive, il est juste de dire qu'il a vu la technologie subir des changements assez importants. Il a travaillé sur tout, de la stéréolithographie classique (SLA) aux nouvelles imprimantes Multi Jet Fusion (MJF), avec un accent récent sur l'impression dans des métaux tels que l'Inconel et l'aluminium. Par rapport au type d'imprimantes 3D avec lesquelles il a travaillé, nous jouons essentiellement avec des LEGO chauds, semi-fondus, mais cela ne signifie pas que certaines des leçons qu'il a apprises ne peuvent pas être appliquées au niveau amateur.

Le chat a commencé par des questions sur ce à quoi ressemble le quotidien d'Eric et sur le type de machines géniales avec lesquelles il peut jouer. Après tout, peu d'entre nous auront accès à une imprimante capable de cracher quelque chose de la taille d'un moteur de voiture, nous devons donc vivre par procuration à travers d'autres plus chanceux que nous. Cela a conduit à une sorte d'introduction sur les différentes technologies d'impression actuellement utilisées par les "Big Boys" pour les pièces en plastique et en métal.

Plutôt que la modélisation par dépôt de fusion (FDM), le processus par lequel nos imprimantes de bureau fonctionnent, Eric dit que la plupart du temps, il a affaire à une forme de frittage. Il y a plusieurs raisons à cela, mais l'une des principales est la vitesse. Puisqu'il n'y a pas de pénalité de temps pour imprimer plusieurs objets, ils peuvent charger toute la surface d'impression et maximiser leur efficacité. Dans un cas, Eric se souvient qu'ils ont exécuté 3 000 pièces individuelles en une seule impression de 48 heures.

Finalement, la discussion s'est déplacée vers la conception réelle des pièces destinées à une imprimante 3D, où les choses étaient sans doute les plus applicables pour les joueurs à domicile. Eric a mentionné que le frittage et l'impression par fusion par jet ne nécessitent pas de supports, car le plastique en poudre lui-même fournit une sorte d'échafaudage pour la pièce au fur et à mesure de sa construction. Mais même si la pièce est produite avec une technologie qui nécessiterait du matériel de support, les bons concepteurs essaient de l'éviter autant que possible. Notamment dans les domaines médical et aérospatial, où les supports internes pourraient poser problème. Il s'avère que les règles ici sont assez similaires à celles auxquelles sont habitués ceux d'entre nous qui ont des machines de bureau, comme s'assurer de garder des angles supérieurs à 45° et d'utiliser des chanfreins à la place des bords durs.

Fait intéressant, Eric dit que l'un des plus gros problèmes qu'ils ont est l'épaisseur des parois. Évidemment, il y a une épaisseur de paroi minimale pour chaque combinaison différente de matériau et de technologie d'impression, mais plus que cela, il dit que la variation rapide de l'épaisseur de paroi d'une pièce métallique imprimée peut entraîner un rétrécissement différentiel qui peut compromettre l'ensemble de la pièce. Si vous ne pouvez pas utiliser une épaisseur de paroi constante dans votre conception, sa recommandation est de rendre les transitions aussi graduelles que possible, par exemple en utilisant des congés.

Il était également quelque peu réconfortant d'apprendre que, même avec les imprimantes 3D industrielles haut de gamme, il reste des problèmes de précision dimensionnelle à résoudre. Exemple : trous sur le côté des objets. Eric dit que les ouvertures en haut et en bas ne posent pas vraiment de problème puisqu'il s'agit essentiellement d'un empilement de formes bidimensionnelles, mais une fois que vous avez un trou sur le côté de l'objet, la hauteur de couche de l'impression ajoute une nouvelle variable. Le problème est suffisamment grave pour que, si une pièce a besoin de trous sur le côté, elle sera souvent traitée dans une étape de traitement supplémentaire : les pièces en plastique auront les trous percés après l'impression, et celles en métal auront les ouvertures usinées aux tolérances appropriées. Comme à la maison !

En fait, pour les pièces métalliques, il y a généralement une bonne quantité d'usinage nécessaire après leur sortie de l'imprimante. Eric dit que même dans le meilleur des cas, ils tirent pour qu'une pièce métallique soit complète à 95 % lorsque l'impression est terminée. À partir de là, il faut presque toujours se rendre à l'atelier d'usinage pour être nettoyé. Mais il dit également que ce n'est pas vraiment une bizarrerie limitée à l'impression 3D, et que les composants en métal coulé ont souvent besoin d'un niveau similaire de post-traitement pour obtenir les bons détails. Comme effet secondaire, il note que ceux qui ont de l'expérience dans la conception de pièces pour le moulage ont tendance à bien réussir lorsqu'ils passent à la fabrication additive.

Nous tenons à remercier Eric d'avoir pris le temps de nous rejoindre cette semaine dans le Hack Chat. Bien que nous ne puissions jamais travailler sur la classe de machines à sa disposition, nous avons aimé entendre parler des petits détails qu'ils ont en commun avec nos imprimantes de bureau beaucoup plus simplistes - il y a une certaine satisfaction à savoir que même les pros ont parfois des problèmes avec les mêmes problèmes que nous.

Le Hack Chat est une session de chat en ligne hebdomadaire animée par des experts de premier plan de tous les coins de l'univers du piratage matériel. C'est un excellent moyen pour les pirates de se connecter de manière amusante et informelle, mais si vous ne pouvez pas le diffuser en direct, ces articles de synthèse ainsi que les transcriptions publiées sur Hackaday.io vous permettent de ne rien manquer.