Divers aspects de conception en fabrication additive

La fabrication additive, ou impression 3D, offre des avantages que les lignes de production classiques ne peuvent pas offrir : liberté de conception illimitée, personnalisation, légèreté, efficacité des matériaux, etc. Pour en exploiter tout le potentiel, les concepteurs optent plutôt pour une démarche et une façon de penser d’un nouvel ordre. Le recours à la bonne méthodologie est un aspect fondamental à cet égard. Vous voulez en savoir plus sur cette méthodologie ? Téléchargez notre e-book 'Design for additive manufacturing: a feasible methodology'.

Fabrication additive vs méthodes de production classiques

La fabrication additive ne s'arrête pas à la conception et à la méthodologie. Il s'agit d’un processus complet, dont chaque maillon joue un rôle essentiel. Avant de pouvoir lancer le processus d’impression du projet, il est important de tenir compte des exigences, de la technologie de production et du matériau. Le choix du matériau et de la technologie de production se fait lors du processus de conception.

Parmi les grandes tendances de ces dernières années, on est passé d’un recours à la fabrication additive pour le prototypage vers la production de pièces imprimées en 3D destinées à une utilisation finale. Si les prototypes imprimés en 3D sont souvent des reproductions d’un concept, les pièces produites par fabrication additive pour une utilisation finale doivent être reconçues ou retravaillées en fonction de la technologie pour pouvoir offrir une alternative compétitive.

Les trois facettes de la fabrication additive

La fabrication additive est idéale pour la production de pièces petites et complexes. Comme avec toute autre méthodologie de conception, il est toutefois important de tenir compte de divers aspects de conception. La combinaison du concept à la fonction, à la production et au post-traitement permet de mettre au point des pièces en fabrication additive qui satisfont à tous les besoins.

Design for function

Grâce à la production couche par couche, la fabrication additive permet de produire des pièces très complexes en petites séries. Avoir une plus grande complexité pour un même volume, cela ne coûte rien en soi. Il est donc logique d'ajouter un maximum de fonctionnalités à la pièce. Il est possible de déroger aux règles classiques de conception et de créer des caractéristiques impossibles à réaliser avec des technologies traditionnelles, notamment des contre-dépouilles complexes et des cavités (internes). Plusieurs pièces peuvent être intégrées dans une seule pièce, pour réduire ainsi le temps et le coût d'assemblage. Les étaux, soudures et hautes tolérances ne sont plus de mise.

Design for manufacturing

Il n’est pas facile de concevoir en suivant les règles de production associées à toutes les technologies de fabrication additive vu la grande différence entre les procédés et les matériaux de fabrication additive. Il faut toutefois garder à l’esprit certains principes généraux lors du processus de conception.

Essayez toujours :

  • de limiter la quantité de matériau et le nombre de structures de support ;
  • de tenir compte des dimensions de l’imprimante 3D ;
  • de mettre au point les petits détails en fonction des caractéristiques de l’imprimante ;
  • de voir s’il est possible d'éliminer l’excès de poudre ou de résine ;
  • de tenir compte du fait que les propriétés mécaniques peuvent varier dans chaque direction en raison de l’anisotropie de certains processus.

Attention : les règles de conception plus spécifiques sont fort tributaires de la technologie, du matériau et de l’imprimante. Sirris peut vous aider à cet égard

Design for post-processing

Bien que le processus d’impression soit presque complètement automatisé, de nombreuses opérations manuelles sont encore nécessaires, notamment l'élimination des résidus de poudre, le retrait des structures de support et le post-traitement de la pièce. Plus les opérations manuelles nécessaires sont nombreuses, plus le coût final de la pièce sera élevé. 

Les tolérances ‘requises’ sont-elles vraiment nécessaires ? Parfois, des tolérances sont spécifiées dans les schémas techniques uniquement parce que le concepteur à l’habitude de faire ainsi. La plupart des tolérances sont impossibles à atteindre avec l’impression 3D et un post-traitement est nécessaire. Il est donc toujours utile de les remettre en question, afin de réduire les éventuels coûts de post-traitement.

Méthodologie en six étapes

La plupart des concepteurs produit ne sont pas encore familiarisés avec la fabrication additive. Comme cette technologie de production requiert une approche spécifique, Sirris a mis au point une méthodologie de conception spécifique. On peut ainsi exploiter pleinement les technologies de fabrication additive, tandis qu’on tient compte d'autres restrictions de production.

La méthodologie générale s'applique à toutes les technologies de fabrication additive. Elle comprend six phases et est basée sur le ‘processus de conception global’. Vous voulez en savoir plus sur cette méthodologie ? Nous vous l’expliquons dans notre e-book 'Design for additive manufacturing: a feasible methodology'.

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