Directives de conception pour l'impression 3D SLA : 8 conseils essentiels

La stéréolithographie (SLA) est une technologie d'impression 3D à base de résine qui utilise un laser UV pour polymériser sélectivement la résine photopolymère liquide, couche par couche. La SLA se distingue par sa capacité à produire des pièces aux détails extrêmement fins, aux surfaces lisses et aux tolérances strictes, nécessitant souvent peu, voire aucun, post-traitement. Elle prend en charge divers matériaux, notamment les résines à usage général, les résines haute température et les résines transparentes.

Ces propriétés le rendent idéal pour le prototypage, les maîtres-modèles pour le moulage, les modèles dentaires, les petits composants mécaniques et les pièces de conception esthétique. Cependant, les pièces SLA sont généralement moins stables aux UV que celles fabriquées avec des procédés thermoplastiques.

Il est important de garder à l'esprit que malgré leur excellente qualité de surface, les pièces SLA présentent des limites. Avec le temps, l'exposition au soleil peut les fragiliser, et les pièces de couleur claire, notamment blanches ou transparentes, peuvent jaunir. Bien qu'il soit possible d'appliquer rapidement un vernis transparent pour atténuer ce phénomène de vieillissement, il existe des conseils de conception utiles pour obtenir des résultats impeccables, réduire les défaillances et exploiter pleinement les avantages du SLA.

1. Respecter les tailles minimales des fonctionnalités SLA

Bien que l'impression 3D SLA excelle dans la précision des détails, des détails extrêmement petits peuvent néanmoins entraîner des problèmes lors de la production. Les broches fines peuvent devenir fragiles, les fentes étroites peuvent être mal définies et les petits trous peuvent se boucher en raison de l'accumulation de résine pendant le processus d'impression. Ces défauts résultent souvent d'une géométrie poussée en dessous des limites de fiabilité.

Règle de base :

• Maintenez un diamètre de broche fiable minimum de 1 mm .
• Une taille de fente minimale de 0,5 mm est recommandée, mais plus elle est grande, mieux c'est.
• Conservez une taille de fonction imprimable minimale de 0,2 mm .

• 2. Concevoir avec une épaisseur de paroi appropriée

  L'épaisseur des parois est l'un des facteurs les plus importants dans la conception d'une impression 3D SLA. Des parois trop fines peuvent fragiliser les pièces, voire les casser, lors de l'impression. À l'inverse, des parois trop épaisses entraînent un gaspillage de matière et des défauts tels que le gauchissement.

  De plus, les parois non uniformes refroidissent à des vitesses différentes, les sections les plus fines refroidissant plus vite que les plus épaisses. Cela signifie que les parois doivent être correctement dimensionnées et leur épaisseur doit être maintenue uniformément sur tout le profil afin d'éviter les fissures, les déformations et autres défauts.

  Les murs non soutenus, plus exposés au risque de déformation ou de rupture, doivent être plus épais. Ils peuvent également être conçus avec des bases à congés pour améliorer leur résistance mécanique. Les murs soutenus sont moins sujets au gauchissement, ce qui signifie qu'ils peuvent être plus fins, mais avec une certaine limite.

• Règle de base :

  • Conservez l'épaisseur minimale recommandée de 0,6 mm pour les murs non soutenus.
  • Conservez l'épaisseur minimale recommandée de 0,4 mm pour les murs supportés.

  3. Tenir compte des tolérances SLA dans les pièces d'accouplement

  Bien que l'impression 3D SLA permette d'atteindre une grande précision, il est essentiel de respecter les tolérances lors de la conception des pièces. Tenez compte des tolérances et du retrait lors du durcissement.

  C'est la seule façon de respecter des tolérances strictes et de garantir le bon fonctionnement des pièces. Un espace suffisant doit être prévu entre les pièces à assembler afin d'éviter leur fusion lors de l'impression. Cela contribue également à un assemblage homogène des pièces.

  Règle de base :

  • Assurer un espacement minimum de 0,5 mm entre les pièces mobiles et l'assemblage.
  • Utilisez un jeu de 0,1 mm pour obtenir une poussée ou un ajustement serré.

  • 4. Pièces creuses SLA pour économiser la résine en toute sécurité

    La SLA permet de produire des pièces entièrement solides, mais dans de nombreux cas, l'évidement de la conception permet de réduire la consommation de matériau et le temps d'impression. Cependant, les sections creuses doivent être conçues avec soin pour préserver l'intégrité structurelle et éviter les problèmes d'impression courants. Des parois fines ou des cavités entièrement fermées peuvent emprisonner la résine non polymérisée à l'intérieur de la pièce, entraînant des déséquilibres de pression interne susceptibles de provoquer des fissures, voire une défaillance de la pièce. De plus, les formes creuses ou concaves imprimées face vers le haut sur la plateforme de fabrication peuvent créer un effet d'aspiration contre le réservoir de résine, ce qui peut entraîner le détachement de la pièce pendant l'impression.

    Pour éviter ces problèmes, prévoyez toujours des trous de drainage pour permettre à l'excédent de résine de s'échapper et minimiser les forces d'aspiration. Pour les éléments entièrement fermés, comme les sphères ou les cavités, envisagez de combler le creux ou de placer au moins un trou de drainage dans chaque section creuse.

    Règle de base :

    • Maintenir une épaisseur de paroi minimale des sections creuses de 2 mm .
    • Les trous de drainage doivent avoir un diamètre d’au moins 3,5 mm .
    • Prévoir au moins un trou de drainage par section creuse.

    5. Coins internes et externes arrondis

    Les angles et les arêtes vives des pièces augmentent la concentration des contraintes. Cela augmente les risques de fissures et de défaillances. Arrondir les angles internes et externes répartit uniformément les contraintes sur la structure. Maximisez les rayons pour une répartition optimale des contraintes dans les pièces imprimées en 3D SLA.

    Règle de base :

    • Visez un rayon minimum d’environ 0,5 mm pour les coins.
    • Le rayon d’un coin interne doit être au moins égal à la moitié de l’épaisseur du mur associé.
    • Le rayon des angles extérieurs doit être au moins 1,5 fois l’épaisseur des murs associés.

    6. Ajoutez du texte clair et des marquages

    La SLA est idéale pour ajouter de petits logos, des étiquettes ou du texte fonctionnel directement sur la surface d'une pièce. Un texte en relief ou gravé trop fin peut perdre en contraste ou devenir illisible en raison d'un durcissement excessif ou d'un débordement de résine.

    Pour garantir la lisibilité, le texte doit avoir une profondeur ou une hauteur suffisante pour supporter un léger lissage de surface tout en restant net et visible dans la partie finale.

    Règle de base :

    • Les éléments en relief doivent avoir une hauteur d'au moins 0,5 mm et une largeur de 0,4 mm .
    • Les éléments gravés nécessitent une profondeur minimale de 0,5 mm et une largeur de 0,5 mm .
    • Taille de police minimale : hauteur de caractère de 1 mm , mais 2 mm ou plus sont recommandés

    • 7. Minimiser et placer stratégiquement les supports

      Les structures de support sont déconseillées dans la conception SLA car elles laissent des empreintes sur les pièces.

      Cependant, dans certains cas, elles sont nécessaires, comme pour les murs et les surplombs. Les structures de support sont faciles à ajouter, car la plupart des outils de découpe détectent leur position idéale.

      N'ajoutez pas de structures de support inutiles. Si vous devez imprimer avec des structures de support, respectez la longueur et l'angle minimum recommandés pour ces éléments. Dépasser ces limites peut entraîner la rupture des éléments en surplomb lors du pelage.

    • Règle de base :

      • Les surplombs non soutenus ne doivent pas dépasser 2 mm de longueur et doivent former un angle minimum de 30° .
      • Placez des supports sous les surplombs, les ponts et tous les éléments susceptibles de se déformer ou de perdre leur forme en raison d'un manque de support pendant l'impression.
      • Utilisez des points de contact plus petits pour le support afin de réduire les marques sur la pièce finie.

      8. Orienter les pièces pour minimiser les supports et améliorer la finition

      En impression 3D SLA, l'orientation des pièces influence la réussite de l'impression, la résistance mécanique et la visibilité des repères de support. Des pièces bien orientées sont plus faciles à imprimer, nécessitent moins de supports et sont moins sujettes aux défaillances telles que le gauchissement, les problèmes d'aspiration ou une faible adhérence. Orienter les pièces selon un angle permet également un écoulement plus uniforme de la résine et réduit le risque de déformation ou d'accumulation de contraintes internes.

      Règle de base :

      • Positionnez les pièces de manière à réduire les porte-à-faux nécessitant un support.
      • Évitez les grandes surfaces planes parallèles à la plate-forme de construction.
      • Inclinez la pièce entre 30° et 45° pour favoriser l'adhérence et réduire la contrainte d'impression

      Éviter les ventouses dans la conception SLA

      Un problème courant propre au procédé d'impression SLA inversée est le cupping. Ce phénomène se produit lorsqu'un élément creux ou concave, comme une poche en retrait ou une cavité fermée, est orienté vers le bas, en direction du bac à résine. À mesure que la pièce est décollée couche par couche du bac à résine, la cavité peut emprisonner de l'air ou de la résine non polymérisée, créant ainsi un effet de succion.

      Cette différence de pression peut entraîner une rupture de paroi, la pression interne provoquant une rupture vers l'extérieur lors de l'impression. Dans les cas les plus graves, la déformation peut endommager la pièce, le bac à résine, voire provoquer des déversements de résine à l'intérieur de la machine.

      Pour réduire le risque :

      • Évitez les géométries en forme de coupe avec des ouvertures orientées vers le bas.
      • Ajoutez des trous de drainage pour ventiler les volumes fermés.
      • Réorientez les pièces de manière à ce que les surfaces creuses ou concaves ne soient pas directement orientées vers la cuve.

      Guide de référence des spécifications d'impression 3D SLA

      Le tableau ci-dessous présente un bref résumé des spécifications de conception 3D SLA à JSJM pour différentes caractéristiques des pièces. Ces spécifications sont essentielles à prendre en compte lors de la phase de conception pour des impressions de haute qualité.

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      Maîtriser l'impression 3D SLA ouvre un monde de possibilités pour créer des pièces détaillées et de haute précision aux finitions soignées. En suivant les conseils de conception de ce guide, vous obtiendrez des résultats exceptionnels et des pièces imprimées plus fonctionnelles, durables, fiables et interchangeables. Ces conseils sont essentiels pour respecter les normes industrielles les plus strictes.

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