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Comment l'orientation de la pièce affecte-t-elle une impression 3D ?

Written by Ben Redwood

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How does part orientation affect a 3D Print?

Introduction

Les concepteurs négligent souvent l'importance de l'orientation des pièces dans la qualité finale d'une pièce imprimée en 3D. Cet article traite de l'impact de l'orientation des pièces sur la précision, le temps de fabrication, la résistance et l'état de surface de vos pièces imprimées en 3D et aborde l'importance de l'orientation de la construction selon la technologie choisie.

Importance de l'orientation des pièces

Précision de la pièce

Considérons un cylindre avec un trou (10 mm de diamètre extérieur, 6 mm de diamètre intérieur, 30 mm de longueur) qui est imprimé avec le procédé FDM avec son axe central vertical. L'imprimante 3D construirait cette pièce comme une série de cercles concentriques superposés. Cela produirait un cylindre final avec une surface extérieure relativement lisse.

Si le même cylindre est réorienté avec son axe central horizontal, la pièce sera construite comme une série de rectangles (avec une largeur légèrement différente) superposés. De plus, la surface du cylindre qui touche la plate-forme de construction sera plane, car le matériau sera imprimé comme les premières couches initiales.

En orientant la pièce dans des directions différentes, il y a une différence significative dans la qualité d'impression, comme on peut le voir sur la photo ci-dessous.

Deux cylindres identiques imprimés à la même hauteur de couche dans différentes orientations (à gauche: verticalement, à droite: horizontalement)
Durée de fabrication

L'orientation peut également avoir un impact important sur la durée d'impression.

En prenant comme exemple le cylindre de la section précédente, l'orientation horizontale prendra beaucoup moins de temps à imprimer que la verticale, car le nombre total de couches est considérablement réduit : avec une épaisseur de couche de 100 μm, le cylindre à l'horizontal sera imprimé avec 100 couches au total et à la verticale avec 300 couches. Cela peut se traduire par une durée de fabrication bien plus importante pour les grandes pièces.

Résistance de la pièce

Certaines impressions 3D (notamment FDM) construisent des pièces qui ont des propriétés intrinsèquement anisotropes, c'est-à-dire qu'elles sont beaucoup plus résistantes dans la direction XY que dans la direction Z.

Pour les pièces fonctionnelles, il est important de prendre en compte la zone d'application et la direction des charges. Par exemple, les pièces FDM sont beaucoup plus susceptibles de se décoller et de casser lorsqu'elles sont mises en tension dans la direction Z par rapport aux directions XY (jusqu'à 4 à 5 moins de résistance à la traction).

Les technologies d'impression 3D sont généralement beaucoup plus solides dans un sens que dans un autre
Structures de support

La matière de support allonge les temps de fabrication et ajoute des coûts supplémentaires à une impression en 3D.

Souvent, beaucoup de temps est consacré à l'orientation optimale des pièces afin de réduire la probabilité d'échec de l'impression et la quantité de support nécessaire. Vous trouverez plus d'informations sur la manière d'optimiser l'utilisation des supports dans une conception ici.

Finition de surface

En général, les surfaces supérieures ou orientées vers le haut d'une pièce imprimée en 3D auront la meilleure finition de surface, mais cela varie d'un procédé à l'autre :

Orientation de la pièce selon le procédé

Le tableau suivant indique l'importance de l'orientation de la pièce sur la qualité de celle-ci selon différents procédés d'impression 3D. Ceci est indépendant de l'optimisation du support ou de la taille de la construction disponible :

Épaisseur de paroi minimale recommandée
FDM Très important
SLA/DLP Très important
SLS Important
Dépôt de matière Important
Jet de liant Pas important
DMLS/SLM Très important

Règles de base

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