Les microns dans l’impression 3D : Ont-ils de l’importance ? [MISE À JOUR]

Si vous possédez un système de production 3D ou avez envisagé l’impression 3D comme solution, il est important de comprendre ce qui est le plus important pour votre application : la précision et la répétabilité dimensionnelles ou la résolution. Dans cet article de blog, nous expliquons pourquoi l’épaisseur des couches est indiquée en microns dans l’impression 3D et pourquoi cela est important. Tout d’abord, examinons les définitions de la précision, de la répétabilité et de la résolution :

• La précision fait référence au degré de conformité de la sortie d’un système de fabrication à une tolérance dans une plage dimensionnelle spécifiée.
• La répétabilité capture la capacité d’un système à produire une sortie cohérente, à chaque fois.
• La résolution fait référence à la plus petite unité que le système peut reproduire.

La précision dimensionnelle

La précision dimensionnelle est un facteur très important que beaucoup de gens prennent en considération lorsqu’ils choisissent une solution additive qui fonctionne le mieux pour eux. Cette spécification aura un impact sur des facteurs tels que l’aspect des petites ou fines caractéristiques et la précision des surfaces critiques. Généralement, elle se mesure en microns ou en micromètres. Un micron est égal à 0,001 mm ou 0,000039in. À titre de comparaison, un cheveu humain a un diamètre compris entre 20 et 200 microns et le plus long chromosome humain a une longueur de 20 microns. Donc, lorsque la question est posée de « Les microns ont-ils vraiment de l’importance ? » dans certains cas, vous coupez vraiment les cheveux en quatre.

Comment ces mesures se rapportent-elles à la fabrication additive ?

La précision dimensionnelle dépend du système qui produit la pièce et de la taille globale de la pièce. Stratasys propose des imprimantes 3D qui construisent des pièces à l’aide de différentes technologies telles que la modélisation par dépôt fondu (FDM), le PolyJet et la stéréolitographie. Les machines FDM fusionnent des couches de matériau thermoplastique à l’aide d’une extrudeuse. Quant aux machines PolyJet, elles fabriquent des pièces à partir de couches de photopolymères qui sont durcies par la lumière UV (comme le processus utilisé par une imprimante à jet d’encre). La stéréolitographie combine une haute résolution et des couches de construction fines avec une capacité de construction généreuse capable de produire des pièces très détaillées, des prototypes et des modèles de moulage à grande échelle.

Technologie FDM

La modélisation par dépôt en fusion (FDM) est un procédé dans lequel un filament de plastique semi-liquéfié est extrudé sur un plan X/Y selon un parcours préprogrammé. Ces machines fonctionnent en découpant les pièces en couches et en imprimant chacune d’entre elles avant de relever le lit pour imprimer la suivante.

Typiquement, ces couches ou tranches sont mesurées en pouces et non en microns (1 pouce = 25 400 microns), de sorte qu’une différence de quelques microns n’aura probablement pas beaucoup d’impact sur la qualité ou la précision. Mais cela ne dit pas tout. Les machines Stratasys, par exemple, ont une précision dimensionnelle nominale comprise entre 0,005″ et 0,008″ (127 – 204 microns). Cela signifie que pour chaque centimètre de votre pièce, vous pouvez vous attendre à ce que cette précision soit respectée. Les machines de la série F123, par exemple, peuvent imprimer avec une précision de 200 mm (.008 in), ou +/- .002 mm/mm (.002 in/in), selon la valeur la plus élevée.

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Malheureusement, plus les pièces FDM sont petites ou fines, moins elles sont précises. En effet, un morceau de plastique extrudé d’un diamètre compris entre 0,005 et 0,020 pouces, qui se dilate et se rétracte rapidement, ne peut pas tout faire pour s’adapter à des espaces restreints. Une bonne règle de base est de faire en sorte que votre plus petite caractéristique soit au moins deux fois plus grande que la hauteur de votre couche. Mais pour des caractéristiques super petites (Exemple, un trou de 0,0050″) FDM peut ne pas être un bon ajustement, et il y a d’autres technologies mieux adaptées pour ces types de caractéristiques.

Technologie PolyJet

La technologie PolyJet distribue des gouttelettes d’une résine durcissable par UV (lumière ultraviolette) vers le bas sur une plaque de construction couche par couche. Ce processus est similaire au fonctionnement de votre imprimante à jet d’encre standard. Il crée des couches beaucoup plus fines, jusqu’à 14 microns. C’est plus fin qu’un cheveu humain moyen ! Par conséquent, si vous recherchez le réalisme, le mélange de couleurs ou la finesse des caractéristiques, le choix d’une imprimante 3D PolyJet est tout à fait judicieux. Dans ce scénario, une différence de 10 ou 20 microns peut avoir un impact important car les couches sont très fines. Cela pourrait faire en sorte que les caractéristiques n’apparaissent pas bien ou que la couleur ne se mélange pas correctement.

Les dernières nouveautés de la famille PolyJet de Stratasys comprennent la J850 et la J826 qui ont la capacité d’imprimer avec jusqu’à sept matériaux à la fois. La J850 peut imprimer jusqu’à moins de 100 mm – ±100 ; au-dessus de 100 mm – ±200 ou ± 0,06 % de la longueur de la pièce, selon la valeur la plus élevée. La J826 a la capacité d’imprimer jusqu’à moins de 100 mm – ±100μ ; au-dessus de 100 mm – ±200μ.

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Technologie de stéréolithographie

La stéréolithographie (généralement appelée SL ou SLA) est un processus où un bain de résine est durci couche par couche avec un laser ou un autre dispositif émettant de la lumière comme un écran ou un projecteur. Cette technologie permet de produire des pièces mono-matériau avec un haut degré de précision et de finition.

En raison de ce haut degré de précision, un changement d’un 10-15 microns à froid a des effets négatifs sur la pièce. Mais pour les pièces plus grandes où les tolérances sont plus tolérantes, ces changements ne feront pas une grande différence. Il est également important de s’assurer que ces machines sont calibrées pour la résine spécifique que vous utilisez et que le bain de résine est propre et clair. Si ces étapes ne sont pas suivies, il peut y avoir des problèmes avec les grandes et les petites pièces.

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Alors, les microns sont-ils importants dans l’impression 3D ?

En quelque sorte. Cela dépend vraiment de ce que votre objectif final est avec votre pièce. Si vous faites de grands gabarits ou montages qui vont tenir des pièces spécifiques pour la peinture, alors quelques microns de précision ne vont pas affecter cela. En revanche, si vous fabriquez des modèles à petite échelle comportant de nombreuses caractéristiques fines, une variation de quelques microns peut se manifester sur vos pièces. Mais en concevant votre pièce pour le processus additif, vous pouvez atténuer de nombreux problèmes de précision et de résolution des caractéristiques fines. Chez TriMech, nous proposons un cours complet de DFAM (Design for Additive Manufacturing) conçu pour aider les utilisateurs à concevoir des pièces plus efficaces du premier coup en utilisant des principes de conception qui ne sont possibles qu’avec les technologies additives.

Maintenant que vous êtes plus familier avec les microns et la précision lors de l’impression 3D avec différentes technologies, vous vous demandez peut-être laquelle pourrait être la plus adaptée à vos besoins ? Ne vous inquiétez pas, nous pouvons vous aider ! Regardez notre webinaire à la demande pour découvrir les différences entre les technologies PolyJet et FDM.

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