Comment utiliser le matériel de support : Partie 1


Lors de la conception de modèles pour l’impression 3D, le concepteur prudent s’assurera que l’espace négatif est minimisé et que le positionnement du modèle sur l’imprimante aide à naviguer ou à atténuer cet espace. Cependant, tout designer qui a fait le tour du quartier une ou deux fois sait qu’il viendra un moment où l’utilisation de supports ne pourra être évitée. Dans cet esprit, cet article explorera certaines considérations lors de la conception pour atténuer l’impression sur un espace négatif et pour approfondir l’utilisation des supports lors de l’impression.


Commençant

Un designer expérimenté sait que ce n’est pas parce qu’une idée ou un produit peut être conçu qu’il peut être fabriqué. Il existe des limites dans les processus de fabrication qui dicteront le type de conceptions possibles. Par exemple, l’usinage fonctionne bien pour les pièces avec des surfaces externes, mais les surfaces à l’intérieur peuvent poser un problème car l’outil nécessaire pour créer la surface peut ne pas être en mesure d’accéder à cette géométrie particulière. Il en va de même lors du processus de moulage par injection. Les angles vifs et les surfaces « cachées » sont difficiles à créer.

Ces problèmes sont la raison pour laquelle l’impression 3D est un outil si puissant. Étant donné que la pièce est construite à l’aide d’un processus additif, de nombreuses géométries auparavant difficiles à atteindre peuvent être accessibles sans effort. Cependant, il existe des limites à l’impression 3D que le concepteur doit garder à l’esprit. Ces limitations sont souvent spécifiques à l’imprimante, c’est pourquoi la connaissance des capacités de votre imprimante est d’une importance primordiale.

Limites de l’imprimante

La première considération est la capacité de votre imprimante à gérer les surplombs. La règle d’or est d’éviter de concevoir des porte-à-faux où l’angle de surface verticale entre le bord vertical des couches inférieures et le bord du porte-à-faux est inférieur à 45 degrés. De nombreuses imprimantes peuvent être capables de naviguer dans des angles supérieurs à 45 degrés, mais toutes les imprimantes ne réussiront pas. Pour comprendre les capacités de porte-à-faux de votre imprimante, reportez-vous à la section Porte-à-faux du Un guide pour comprendre les tolérances de votre imprimante 3D.

Une autre considération est la capacité de votre imprimante à faire le pont. Le pontage est défini comme la capacité de l’imprimante à imprimer une couche solide entre les espaces ou l’espace négatif dans les couches inférieures sans utiliser de supports. Encore une fois, le pontage dépend de l’imprimante, mais une bonne règle consiste à maintenir la distance de pontage à moins de 50 mm. De plus, pour qu’un pont soit imprimé avec succès, il doit y avoir un mur ou un bord de colonne contigu inférieur (voir Figure 2) entre les deux extrémités de la base du pont. Veuillez vous référer au Passerelle section de Un guide pour comprendre les tolérances de votre imprimante 3D pour plus d’informations et pour déterminer les limites de votre imprimante.

Considérations sur la conception

Intéressons-nous maintenant à la conception du modèle. Lorsqu’il s’agit de porte-à-faux, il peut être possible d’obtenir la forme et la fonctionnalité souhaitées en concevant la pièce de sorte que le porte-à-faux soit inférieur à un angle de 45 degrés par rapport à la verticale. Si la pièce conçue nécessite un angle de porte-à-faux supérieur à 45 degrés, un arc ou un chanfrein (voir Figure 1) peut être utilisé sur la surface à côté de l’espace négatif pour aider à l’imprimabilité de la pièce.

Figure 1 : Angle de 70 degrés (vertical) avec rayon et chanfrein


Lors du pontage, assurez-vous que le modèle a un bon mur de base ou une colonne à chaque extrémité du pont. De plus, les ponts sont des tirs directs et en ligne droite. Lorsque vous naviguez dans un espace négatif, ne concevez pas d’éléments ou de ponts avec des courbes ou des angles, à moins que vous n’utilisiez des supports. Une imprimante ne fonctionne pas bien lors de la transition à partir de lignes droites et laissera des résidus de filament le long du chemin d’impression de la fonction (voir Figure 2).

Figure 2 : Pont sans colonne d’extrémité


Enfin, un concepteur peut souhaiter diviser ou segmenter le modèle en pièces imprimées individuelles à assembler une fois terminé. Cela peut être plus souhaitable que d’utiliser des supports, en particulier si le modèle comporte plusieurs facettes avec de nombreux angles de surface. Un bon aperçu des conceptions segmentées et des assemblages imprimés peut être trouvé à Impression en dehors de la boîte : dépassement du volume de fabrication de votre imprimante et Laboratoire MatterHackers : concevoir des assemblages imprimés en 3D.

Les soutiens

À l’époque préhistorique de l’impression 3D de bureau (il y a environ quatre ans), les supports étaient une caractéristique négligée et négligée des praticiens de l’impression 3D. Les supports étaient souvent difficiles à générer et encore plus difficiles à supprimer. Désormais, il est beaucoup plus facile d’imprimer avec des supports et le retrait n’est pas plus compliqué que n’importe quel autre processus de finition standard. La clé est de savoir quand les utiliser et comment les configurer pour l’impression.

Les supports sont utilisés lorsque toutes les autres méthodes d’atténuation de l’espace négatif ont été épuisées. La création de supports est assez simple lors de l’utilisation MatterControl. Lors du réglage des paramètres dans MatterControl, la section « Matériel de support » peut être située sous l’onglet « Général » sous « Paramètres » (voir Figure 3). La section « Matériel de support » révèle une liste d’options qui peuvent être définies en fonction du type d’espace négatif à atténuer.

Figure 3 : Création de supports dans MatterControl


Par exemple, si le modèle contient de nombreuses surfaces qui fluctuent sur une courte distance, la diminution de « l’espacement du motif » garantira que toutes les surfaces à côté de l’espace négatif seront prises en charge. Un autre exemple serait l’ajustement du « Support Percent » en fonction du type de fonctionnalité à prendre en charge. Si la surface du modèle à côté de l’espace négatif est grande, un « pourcentage de support » plus élevé peut être nécessaire pour fournir une base de support plus solide.

Avant d’entrer dans les détails, examinons l’anatomie de base d’une configuration de support. L’anatomie de base comprend le type de support (« Type de support »), la couche d’interface (« Couches d’interface »), le périmètre (« Créer un périmètre ») et un radeau facultatif (« Jupe et radeau ») (voir Figure 4). Un radeau peut aider à l’adhérence du lit pour la première couche de support, mais n’est pas essentiel.

Figure 4 : Couche d’interface, périmètre de support et radeau


Le type de support n’est rien de plus que le motif géométrique du support de base, par exemple des lignes, une grille, etc. La couche d’interface est la couche solide entre le haut des supports et le bas de la pièce. Cette couche est extrêmement utile lors du retrait des supports de la surface du modèle puisque toute la structure de support est connectée à la couche d’interface et se sépare généralement du modèle en une seule traction (voir Figure 5). Le périmètre englobe l’extérieur de l’empreinte de support et fournit une stabilité accrue pour la structure de support. Enfin, un radeau peut être inclus pour l’adhérence du lit de support.

Figure 5 : Remarquez la surface lisse des couches d’interface lors du retrait


Spécificités de l’assistance

Le tableau 1 répertorie tous les paramètres que le concepteur et le praticien de l’impression 3D peuvent ajuster pour construire les supports souhaités. Pour cet article, sept ponts ont été imprimés pour mettre en évidence les différents paramètres. Utilisez ces modèles comme guide et n’hésitez pas à expérimenter différentes configurations pour obtenir les meilleurs résultats.


Figure 6 : Vue de face du pont 1 avec des supports de lignes à espacement de motif de 2,5 mm

Figure 7 : Pont 1 Vue en angle


Figure 8 : Vue en angle du pont 2 avec des supports de ligne d’espacement de motif de 5 mm


Figure 9 : Vue de dessous du pont 2 sans radeau


Figure 10 : Vue en angle du pont 3 avec des supports de ligne à espacement de motif de 10 mm


Figure 11 : Pont 3 Vue de dessous


Figure 12 : Vue de dessous du pont 4 avec un pourcentage de support de 10 % et un espacement de motif de 10 mm


Figure 13 : Vue de dessous du pont avec un pourcentage de support de 50 % et un espacement de motif de 2,5 mm


Figure 14 : Pont 5 sans couches d’interface


Figure 15 : Pont 6 avec des supports partout


Figure 16 : Pont 7 avec supports partout et périmètre de support


Figure 17 : Vue de dessous d’un espacement de motif de 2,5 mm des supports de lignes avec périmètre de support


Par expérience, les paramètres fréquemment ajustés lors de la configuration des supports sont « Pattern Spacing », Support Percent », « X and Y Distance », « Air Gap » et « Support Everywhere ».

Les changements d’espacement des motifs déterminent la quantité de supports utilisés. Habituellement, l’espacement est moindre s’il existe de nombreuses surfaces s’étendant sur une petite distance dans les directions X et Y. Pour des surfaces de modèle plus plates sur un espace négatif, le praticien peut être en mesure d’utiliser des distances d’espacement de motif plus grandes et d’obtenir les mêmes effets de support souhaités. Sachez simplement qu’un espacement inférieur à 10 mm permet une couche d’interface décente à bonne avec une bonne finition de surface de pièce correspondante, tandis qu’un espacement supérieur à 10 mm est souvent problématique.

Le réglage du pourcentage de support détermine la densité du support. Pour les grands porte-à-faux ou les surfaces sur de grands espaces négatifs, un pourcentage de support plus élevé peut être conseillé. Pour les petits surplombs ou caractéristiques, un pourcentage inférieur peut suffire. Les figures 12 et 13 montrent la flexibilité des supports à 10 % et 50 % de « pourcentage de support » respectivement.

Le réglage de la « distance X et Y » entre en jeu lorsque vous placez des supports à côté de parties d’un modèle qui aboutent à un espace négatif dans les directions X et Y. La distance par défaut est de 0,7 mm et peut être augmentée si des caractéristiques proéminentes à côté de l’espace négatif doivent laisser plus d’espace pour le retrait du support (voir Figure 18). Cela peut être avantageux lorsqu’il y a plusieurs changements de surface dans les directions X et Y.

Figure 18 : Distance X et Y de 0,7 mm


Les entrefers sont la distance entre la couche d’interface et le bas de la surface du modèle (voir Figure 19). Plus l’entrefer est grand, plus il est facile de retirer la structure de support. Sachez simplement que des entrefers plus importants peuvent provoquer des cordages au bas du modèle. Le paramètre d’entrefer par défaut est de 0,3 mm.

Figure 19 : Emplacement de l’entrefer


Enfin, « Support Everywhere » signifie que des supports sont générés dans tous les espaces négatifs du modèle, quel que soit leur emplacement (voir Figure 16). En conséquence, des supports sont générés entre le bas du modèle et le lit d’impression ainsi que dans les zones au milieu du modèle où un espace négatif existe.

Pour tout résumer

Un dernier détail consiste à reconnaître que la forme et la fonction en ce qui concerne la conception déterminent souvent si des supports sont nécessaires. Habituellement, si une pièce est destinée à fournir une certaine fonction, elle peut souvent être conçue là où les supports ne sont pas nécessaires. Le concepteur peut être en mesure d’ajouter des chanfreins, des rayons ou de segmenter la pièce tout en obtenant la fonctionnalité souhaitée dans le produit final. Cependant, lorsque la forme est la considération la plus importante, des supports sont souvent nécessaires pour réussir une impression. N’hésitez pas à expérimenter au fur et à mesure et réalisez simplement que les supports sont une aide à vos efforts et non un détracteur. Avant tout, n’oubliez pas de vous amuser et de profiter du voyage d’impression 3D.

Pour encore plus d’informations et pour en savoir plus sur les différents matériaux solubles et comment ils peuvent améliorer vos impressions à double extrusion, lisez la deuxième partie de notre examen approfondi du matériel de support et comment imprimer avec du PVA ici : Comment utiliser le matériel de support Partie 2.