Les pièces imprimées en 3D peuvent être améliorées en utilisant des joints de connexion & ; des pièces qui s'emboîtent dans le design, mais elles peuvent être difficiles à imprimer en 3D sur le plan dimensionnel.

Pour imprimer en 3D des raccords & ; des pièces qui s'emboîtent, vous devez vous assurer que votre imprimante est calibrée correctement afin qu'elle n'extrude pas trop ou pas assez, ce qui permet une meilleure précision dimensionnelle. Vous devez laisser un espace approprié entre les deux pièces. Faites des essais et des erreurs pour obtenir les meilleurs résultats.

En outre, pour réussir l'impression de ces pièces, vous devrez également suivre quelques conseils de conception importants si vous créez ces modèles vous-même.

Il s'agit là de la réponse de base à la question de savoir comment imprimer en 3D des joints et des pièces de connexion, mais cet article contient d'autres informations et conseils de conception qui vous seront utiles.

Qu'est-ce qu'une articulation ?

Pour mieux expliquer ce que sont les joints, reprenons cette définition de la menuiserie. Les joints sont un endroit où deux ou plusieurs pièces sont assemblées pour former un objet plus grand et plus complexe.

Bien que cette définition soit issue du travail du bois, elle reste valable pour l'impression 3D, car nous utilisons les joints dans l'impression 3D pour assembler deux ou plusieurs pièces afin de créer un objet plus grand avec des fonctionnalités plus complexes.

Par exemple, vous pouvez utiliser les joints comme point de connexion pour assembler plusieurs pièces dans un assemblage. Vous pouvez les utiliser pour assembler des pièces trop grandes pour être imprimées sur votre lit d'impression 3D comme un seul objet.

Vous pouvez même les utiliser pour permettre un certain mouvement entre deux pièces autrement rigides. Vous voyez donc que les articulations sont un excellent moyen d'élargir vos horizons créatifs dans l'impression 3D.

Quels sont les types d'articulations imprimées en 3D ?

Grâce aux artistes 3D qui repoussent sans cesse les limites du design, il existe de nombreux types d'articulations que vous pouvez imprimer en 3D.

Nous pouvons les diviser en deux catégories : les joints à emboîtement et les joints à encliquetage. Examinons-les.

Joints d'emboîtement

Les assemblages par emboîtement sont populaires non seulement dans le travail du bois et l'impression 3D, mais aussi dans la maçonnerie. Ces assemblages reposent sur la force de frottement entre deux pièces qui s'accouplent pour maintenir le joint.

La conception d'un assemblage par emboîtement prévoit la présence d'une saillie sur une partie et d'une fente ou d'une rainure sur l'autre partie, dans laquelle la saillie s'insère.

La force de frottement entre les deux parties maintient l'articulation en place, réduisant généralement le mouvement entre les deux parties, de sorte que la connexion est étanche.

Joint de boîte

L'assemblage en boîte est l'un des assemblages par emboîtement les plus simples. Une partie présente une série de saillies en forme de doigts sur son extrémité. Sur l'autre partie, il y a des évidements ou des trous en forme de boîte dans lesquels les saillies s'insèrent. Vous pouvez ensuite assembler les deux extrémités pour obtenir un assemblage sans soudure.

Vous trouverez ci-dessous un excellent exemple d'emboîtement qu'il sera très difficile de démonter.

Joint à queue d'aronde

L'assemblage en queue d'aronde est une légère variante de l'assemblage en boîte. Au lieu de saillies en forme de boîte, son profil a plutôt une forme de coin qui ressemble à la queue d'une colombe. Les saillies en forme de coin offrent un meilleur ajustement, plus serré, en raison de l'augmentation de la friction.

Voici un assemblage à queue d'aronde en action avec l'Impossible Dovetail Box de Thingiverse.

Joints à rainure et languette

Les assemblages à rainure et languette sont une autre variante de l'assemblage en caisson, que l'on peut utiliser pour les assemblages qui nécessitent un mécanisme de glissement et d'autres mouvements dans une seule direction.

Les profils de leurs points d'assemblage sont identiques à ceux des assemblages en boîte ou en queue d'aronde, mais dans ce cas, les profils sont plus étendus, ce qui donne aux pièces jointes une relative liberté de glissement l'une par rapport à l'autre.

Vous trouverez une excellente mise en œuvre de ces articulations dans les très populaires tiroirs hexagonaux modulaires appelés The HIVE.

Comme vous pouvez le voir, les compartiments orange glissent à l'intérieur des conteneurs blancs, produisant un joint à rainure et languette qui a une raison d'être pour les mouvements directionnels.

Il est judicieux d'imprimer en 3D des pièces coulissantes pour certaines conceptions, ce qui dépend vraiment du projet et de l'opération dans son ensemble.

Joints à emboîtement

Les joints encliquetables constituent l'une des meilleures options de connexion pour les plastiques ou les objets imprimés en 3D.

Ils sont formés par en cassant ou en pliant les pièces en contact dans une position où elles sont maintenues en place par l'interférence entre les caractéristiques d'emboîtement.

Il faut donc concevoir ces éléments d'emboîtement de manière à ce qu'ils soient suffisamment souples pour résister au stress de la flexion, mais aussi suffisamment rigides pour maintenir le joint en place après l'assemblage des pièces.

Mousqueton en porte-à-faux s'adapte

L'encliquetage en porte-à-faux utilise un connecteur à crochet à l'extrémité d'une poutre mince de l'une des parties. Il faut le presser ou le déformer et l'insérer dans l'espace créé pour le fixer.

Cette autre partie comporte une cavité dans laquelle le connecteur à crochets glisse et s'enclenche pour créer le joint. Une fois que le connecteur à crochets glisse dans la cavité, il reprend sa forme d'origine, ce qui garantit un ajustement serré.

Un exemple de cela serait les nombreux modèles à emboîtement que vous voyez sur Thingiverse, comme le dirigeable modulaire à emboîtement, dont les pièces sont conçues de manière à ce que vous puissiez les emboîter plutôt que de les coller.

La vidéo ci-dessous présente un excellent tutoriel sur la création de boîtiers à encliqueter dans Fusion 360.

Raccords instantanés annulaires

Les joints à déclic annulaires sont couramment utilisés sur des pièces à profil circulaire. Par exemple, un composant peut avoir une arête qui dépasse de sa circonférence, tandis que sa partie correspondante a une rainure creusée dans son bord.

Lorsque vous appuyez sur les deux pièces pendant l'assemblage, l'une d'elles se déforme et s'élargit jusqu'à ce que l'arête trouve la rainure. Une fois que l'arête a trouvé la rainure, la pièce qui se déforme revient à sa taille d'origine et le joint est terminé.

Parmi les exemples de joints annulaires à encliquetage, on peut citer les joints à rotule, les capuchons de stylos, etc.

La vidéo ci-dessous est un exemple du fonctionnement d'une rotule.

Adaptation par encliquetage à la torsion

Ces types de joints encliquetables utilisent la flexibilité des plastiques. Ils fonctionnent à la manière d'un loquet. Un connecteur à crochet avec une extrémité libre maintient les deux pièces ensemble en s'accrochant à une protubérance sur l'autre pièce.

Pour débloquer cette articulation, vous pouvez appuyer sur l'extrémité libre du connecteur crocheté. D'autres types de connexions et d'articulations notables que vous pouvez imprimer en 3D sont les charnières, les assemblages à vis, les assemblages en gouttière, etc.

Maker's Muse explique comment concevoir des charnières imprimables en 3D.

Comment imprimer en 3D des joints de raccordement et des pièces ?

D'une manière générale, vous pouvez imprimer en 3D des articulations et des pièces de deux manières différentes :

• Impression en place (joints captifs)
• Impression séparée

Examinons de plus près ces méthodes.

Impression sur place

L'impression sur place consiste à imprimer toutes les pièces et articulations connectées dans leur état assemblé. Comme l'indique le nom "articulations captives", ces pièces sont assemblées dès le départ, et la plupart d'entre elles sont souvent inamovibles.

Il est possible d'imprimer en 3D des joints de raccordement et des pièces en place en utilisant un petit espace entre les composants. L'espace entre eux affaiblit les couches entre les pièces du joint.

Cette méthode permet de concevoir et d'imprimer des charnières, des articulations à rotule, des articulations à rotule et à douille, des articulations à vis, etc.

Vous pouvez voir cette conception en pratique dans la vidéo ci-dessous. J'ai fabriqué quelques modèles qui ont cette conception et cela fonctionne très bien.

Je reviendrai sur la manière de concevoir les joints en place dans une section ultérieure.

Vous pouvez également les imprimer en utilisant des structures de support solubles. Après l'impression, vous pouvez ensuite retirer les structures de support à l'aide de la solution appropriée.

Impression séparée

Cette méthode consiste à imprimer individuellement toutes les pièces de l'assemblage et à les assembler par la suite. La méthode séparée est généralement plus facile à mettre en œuvre que la méthode d'impression sur place.

Vous pouvez utiliser cette méthode pour les joints de torsion, les joints en porte-à-faux et certains joints annulaires à encliquetage.

Toutefois, cette méthode n'offre pas la même liberté de conception que la méthode d'impression sur place, ce qui augmente le temps d'impression et le temps d'assemblage.

Dans la section suivante, nous verrons comment concevoir et mettre en œuvre correctement ces deux méthodes d'impression de joints.

Conseils pour l'impression 3D de joints et de pièces de connexion

L'impression de joints et de pièces peut s'avérer assez compliquée. J'ai donc rassemblé quelques conseils et astuces pour vous aider à faire en sorte que le processus se déroule sans encombre.

Une impression 3D réussie dépend à la fois de la conception et de l'imprimante. Je diviserai donc les conseils en deux sections : l'une pour la conception et l'autre pour l'imprimante.

Plongeons dans le vif du sujet.

Conseils de conception pour les joints de raccordement et les pièces imbriquées

Choisir l'autorisation adéquate

Le jeu est l'espace entre les pièces à assembler. Il est essentiel, surtout si vous imprimez les pièces en place.

La plupart des utilisateurs expérimentés recommandent un jeu de 0,3 mm pour commencer, mais vous pouvez expérimenter entre 0,2 mm et 0,6 mm pour trouver ce qui vous convient le mieux.

Une bonne règle de base consiste à utiliser le double de l'épaisseur de la couche avec laquelle vous imprimez comme espace libre.

L'espace libre peut être naturellement faible lorsque vous imprimez des assemblages par emboîtement tels que des queues d'aronde qui ne permettent pas de mouvement relatif. Toutefois, si vous imprimez une pièce telle qu'une articulation à rotule ou une charnière qui nécessite un mouvement relatif, vous devez utiliser la tolérance appropriée.

La sélection d'un jeu approprié tient compte de la tolérance du matériau et garantit que toutes les pièces s'emboîtent correctement après l'impression.

Utiliser les filets et les chanfreins

Les connecteurs longs et minces utilisés dans les assemblages par encliquetage en porte-à-faux et en torsion sont souvent soumis à de fortes contraintes lors de l'assemblage. En raison de la pression, les angles aigus à leur base ou à leur tête peuvent souvent servir de points d'éclair ou de foyers pour les fissures et les ruptures.

En outre, ces arêtes arrondies offrent une meilleure résistance aux fissures et aux fractures.

Connecteurs d'impression avec remplissage à 100

Comme je l'ai mentionné précédemment, les connecteurs ou les clips de certains joints subissent de fortes contraintes lors du processus d'assemblage. Le fait de les imprimer avec un remplissage à 100 % leur confère une meilleure résistance et une meilleure résilience pour supporter ces forces. Certains matériaux sont également plus flexibles que d'autres, tels que le nylon ou le PETG.

Utiliser une largeur appropriée pour les pinces de connexion

L'augmentation de la taille de ces clips dans le sens Z permet d'accroître la rigidité et la résistance de l'assemblage. Vos connecteurs doivent avoir une épaisseur d'au moins 5 mm pour obtenir les meilleurs résultats.

N'oubliez pas de vérifier les espaces libres lors de l'étanchéisation

Lorsque l'on augmente ou diminue l'échelle d'un modèle, les valeurs de jeu changent également, ce qui peut entraîner un ajustement trop serré ou trop lâche.

Ainsi, après la mise à l'échelle d'un modèle 3D pour l'impression, vérifiez et ramenez le jeu à ses valeurs correctes.

Conseils pour l'impression 3D de raccords et de pièces imbriquées

Voici quelques conseils sur la manière de configurer et de calibrer votre imprimante pour une expérience d'impression optimale.

Vérifiez la tolérance de votre imprimante

Les niveaux de tolérance varient d'une imprimante 3D à l'autre, ce qui influe naturellement sur la taille de l'espace libre que vous choisirez dans votre projet.

En outre, le réglage du calibrage de l'imprimante et le type de matériaux utilisés lors de l'impression déterminent également la tolérance et l'ajustement finaux des pièces.

Ainsi, pour éviter les mauvais ajustements, je recommande d'imprimer un modèle de test de tolérance (Thingiverse). Avec ce modèle, vous serez en mesure de déterminer la tolérance de votre imprimante et d'ajuster votre conception en conséquence.

Vous pouvez également obtenir le test de tolérance Makers Muse sur Gumroad, comme le montre la vidéo ci-dessous.

Je vous recommande de consulter mon article intitulé Comment calibrer parfaitement votre extrudeuse (E-Steps & ; Flow Rate) pour vous mettre sur la bonne voie.

Imprimez et testez d'abord les joints

Pour éviter de perdre du temps et du matériel, imprimez et testez d'abord les joints avant d'imprimer l'ensemble du modèle.

Dans ce cas, l'utilisation d'une impression test vous permettra de tester les tolérances et de les ajuster en conséquence avant d'imprimer le modèle final. Il peut être judicieux de réduire l'échelle pour les tests si votre fichier d'origine est assez volumineux.

Utiliser la bonne direction de construction

La direction de la couche détermine dans une large mesure la résistance des pièces imprimées par FDM.

Pour obtenir les meilleurs résultats, imprimez les couches des connecteurs parallèlement au joint. Ainsi, au lieu de construire les connecteurs verticalement vers le haut, construisez-les horizontalement sur la plaque de construction.

Pour vous donner une idée des différences de résistance qui se produisent en fonction de l'orientation, vous pouvez regarder la vidéo qui imprime en 3D des boulons et des filets dans différentes directions.

J'espère que cet article vous aidera à imprimer le joint parfait et qu'il vous permettra d'élargir votre champ de créativité.

Bonne chance et bonne impression !