Directives de conception pour l’impression 3D par MJF de HP3D

Xometry Europe · Jul 29, 2020

La technologie Multi Jet Fusion de HP (HP MJF) est une technologie d’impression 3D, détenue par HP, basée sur la fusion de matières pulvérulentes et capable d’imprimer des pièces extrêmement complexes avec une grande exactitude. Afin de pouvoir tirer parti pleinement du potentiel de cette technologie, vos modèles 3D devront être conçus selon les recommandations officielles de Hewlett Packard, dont un bref aperçu vous est donné ici.

Taille d’ouvrage

Le volume d’impression maximum est de 380 mm x 284 mm x 380 mm. Toutefois, il est recommandé de ne pas aller au-delà de 356 mm x 280 mm x 356 mm.

Il est possible d’imprimer des éléments de très petite taille avec la technologie MJF,  dans certaines limites. Le récapitulatif ci-dessous indique les tailles minimales pour différents éléments, dans les plans X, Y et Z :

  • Diamètre des trous dans le cas d’une épaisseur 1 mm : 0,5 mm
  • Diamètre axial dans le cas d’une hauteur de 10 mm : 0,5 mm
  • Taille de police pour gravures et éléments en relief : 6 pt
  • Espacement minimum dans le cas d’une épaisseur de 1 mm : 0,5 mm
  • Taille d’encoche minimale entre les parois : 0,5 mm

Gravures et éléments en relief

Avec la technologie MJF, il est possible d’imprimer du texte, des nombres et des dessins en haute résolution. Afin d’assurer leur visibilité et d’empêcher qu’ils ne se dégradent en post-usinage, tout élément de ce genre inclus dans une pièce imprimée devra avoir une profondeur ou une hauteur minimale de 1 mm.

Dans le cas des éléments en relief, la meilleure résolution est obtenue selon l’orientation à « l’envers ». A contrario, pour les gravures, on obtiendra les meilleurs résultats en suivant l’orientation « à l’endroit ».

Orientation « à l’envers » pour les éléments en relief
Orientation « à l’endroit » pour les gravures

Tolérances

Les pièces imprimées via la technologie MJF de HP peuvent satisfaire à des tolérances de ±0,2 mm jusqu’à 100 mm, et 0,2 % au-delà. Ces valeurs sont obtenues après sablage.

Pièces solides et renforts structurels

Grâce à la technologie MJF, il est possible d’imprimer des structures de dimensions réduites en treillis, ou des formes de conception générative topologiquement optimisées. Ces méthodes permettent de réduire la quantité de matériau utilisée, de même que le poids de l’ouvrage, ce qui se traduit par des économies substantielles, en particulier dans le cadre d’applications où le poids constitue un paramètre sensible.

Les structures en treillis peuvent admettre un écart minimal de 1 mm, ce qui permet le retrait des matières d’impression résiduelles.

Parois et cantilevers

L’épaisseur de paroi minimale pour un cantilever dépend de son rapport d’aspect, à savoir le rapport de sa longueur sur sa largeur. Pour les cantilevers dont la largeur n’excède pas 1 mm, le rapport d’aspect doit être inférieur à 1.

L’épaisseur minimale pour les parois de hauteur réduite est de 0,3 mm dans les plans X et Y et de 0,4 mm dans le plan Z. Si un haut rapport d’aspect est exigé, on pourra augmenter l’épaisseur de la paroi ou ajouter d’autres types de renfort, comme des nervures.  Il est important de noter que des parois trop épaisses auront tendance à accumuler la chaleur, ce qui pourrait causer des rétrécissements localisés.

Assemblages

La technologie MJF de HP permet, grâce à sa grande précision, d’imprimer des assemblages complets totalement fonctionnels. Les pièces destinées à être assemblées entre elles, si elles sont imprimées ensemble, devront avoir un espacement minimum de 0,7 mm afin d’éviter qu’elles ne fusionnent en une seule pièce. Pour les pièces dont les parois ont une épaisseur supérieure à 50 mm, il faudra encore augmenter cet espacement.

Pour les pièces destinées à être assemblées après impression, un espacement minimum de 0,4 mm est nécessaire, 0,2 mm pour chaque pièce complémentaire.

Pièces creuses fermées

Il est possible d’imprimer des pièces creuses et fermées, afin de réduire le poids de l’ouvrage et la quantité de matière utilisée. Pour de telles pièces, il faudra prévoir au moins deux trous d’échappement qui permettront de retirer la matière résiduelle après impression. Le diamètre recommandé pour ces trous est de 2 mm.

Ligne de collage

Les pièces qui sont trop grandes pour être imprimées d’un seul tenant, pourront être séparées en plusieurs parties que l’on imprimera séparément avant de les assembler par collage. Si c’est là votre intention, il est recommandé de prévoir, le long des arêtes destinées à être collées ensemble, des éléments permettant de les imbriquer, ce qui permettra d’assurer une bonne adhésion. Un espacement supplémentaire de 0,1 mm à 0,2 mm sera nécessaire pour la colle, en plus de l’espacement minimum pour les pièces à assembler.

Conduits

Quand il s’agit d’imprimer des conduits ou des tuyaux, pensez à les faire traverser par une ficelle. Une fois l’impression terminée, il suffira de tirer la ficelle pour déloger tout résidu de poudre et faciliter le nettoyage de la pièce.

Orientation de la pièce

L’orientation dans laquelle un ouvrage doit être conçu dépend de plusieurs facteurs, dont certains sont énumérés ci-dessous :

  • Stepping. En raison de la nature du fonctionnement de la technologie MJF, où les pièces sont construites couche par couche, il peut se produire un phénomène de « stepping », qui rend les couches différentiables. Pour éviter que cela ne se produise dans le cas des surfaces incurvées ou en pente, il faudra s’attacher à positionner ces surfaces selon des angles inférieurs à certaines valeurs (en fonction de l’épaisseur de la pièce).
  • Précision. Les éléments réclamant une grande précision doivent être placés dans le plan XY. En effet, c’est dans ce plan que la précision est la meilleure.
  • Déformations. Afin de minimiser les déformations potentielles, les grandes surfaces planes doivent alignées à plat avec le plan à l’horizontal. De telles surfaces doivent être placées le plus bas possible dans la chambre de construction.
  • Grain. Les surfaces incurvées, qui nécessitent un grain particulièrement lisse, devront être positionnées à l’envers. Les surfaces abruptes, elles, devront être positionnées à l’endroit.
  • Charge. Les éléments comme les broches ou les agrafes, qui ont besoin de supporter une certaine charge, devront, dans la mesure du possible, être conçus à l’horizontal. Les meilleures propriétés mécaniques sont obtenues dans le plan XY.

Vous trouverez plus d’informations et d’astuces dans la version étendue des directives de conception et d’impression, gracieusement fournie à Xometry de la part de HP.


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Posted in Design