Les entreprises du monde entier se sont récemment tournées vers l'impression 3D pour créer rapidement des pièces techniques tout en réalisant des économies. Cependant, le développement de versions 3D de pièces implique l'utilisation de nouveaux matériaux qui peuvent ne pas être aussi durables. Alors, les pièces imprimées en 3D sont-elles solides ?

Les pièces imprimées en 3D sont très résistantes, en particulier lorsqu'on utilise des filaments spécialisés comme le PEEK ou le polycarbonate, qui est utilisé pour le verre pare-balles et les boucliers anti-émeutes. La densité de remplissage, l'épaisseur des parois et l'orientation de l'impression peuvent être ajustées pour augmenter la résistance.

Nous allons donc passer en revue les matériaux utilisés lors de l'impression 3D, leur résistance réelle et ce que vous pouvez faire pour augmenter la résistance de vos pièces imprimées en 3D.

Les pièces imprimées en 3D sont-elles plus fragiles ?

La création d'une impression 3D avec un faible niveau de remplissage, avec un matériau plus faible, avec une épaisseur de paroi fine et une température d'impression basse est susceptible de conduire à une impression 3D faible et fragile.

Comment renforcer les pièces imprimées en 3D ?

La plupart des matériaux d'impression 3D sont assez résistants en eux-mêmes, mais il est possible de faire certaines choses pour augmenter leur résistance globale. Cela se résume principalement à des détails mineurs dans le processus de conception.

Le plus important serait de manipuler le remplissage, l'épaisseur des murs et le nombre de murs. Voyons donc comment chacun de ces facteurs peut avoir un impact sur la résistance d'une structure imprimée en 3D.

Augmenter la densité des zones intercalaires

Le remplissage est ce qui est utilisé pour remplir les parois d'une pièce imprimée en 3D. Il s'agit essentiellement du motif à l'intérieur de la paroi qui ajoute à la densité de la pièce dans son ensemble. Sans remplissage, les parois d'une pièce imprimée en 3D seraient complètement creuses et peu résistantes aux forces extérieures.

Le remplissage est un excellent moyen d'augmenter le poids d'une pièce en 3D tout en améliorant sa résistance.

Il existe de nombreux modèles de remplissage différents qui peuvent être utilisés pour améliorer la résistance d'une pièce imprimée en 3D, notamment un remplissage en grille ou un remplissage en nid d'abeille.

Pour les pièces 3D ordinaires, un taux de 25 % est probablement plus que suffisant. Pour les pièces conçues pour supporter le poids et l'impact, un taux proche de 100 % est toujours préférable.

Augmenter le nombre de murs

Si une maison n'a que quatre murs extérieurs et aucune poutre de soutien ou mur intérieur, pratiquement tout peut faire s'effondrer la maison ou la faire céder sous n'importe quel poids.

De la même manière, la solidité d'une pièce imprimée en 3D n'existera que s'il y a des parois pour supporter le poids et l'impact. C'est exactement la raison pour laquelle l'augmentation du nombre de parois à l'intérieur d'une pièce imprimée en 3D peut accroître la solidité de la structure.

Cette stratégie est particulièrement utile lorsqu'il s'agit de pièces imprimées en 3D de plus grande taille et de plus grande surface.

Augmentation de l'épaisseur de la paroi

L'épaisseur des parois d'une pièce imprimée en 3D détermine l'impact et le poids qu'elle peut supporter. En règle générale, des parois plus épaisses se traduisent par une pièce plus durable et plus robuste.

Mais il semble qu'il y ait un moment où il est difficile d'imprimer des pièces en 3D lorsque les parois sont trop épaisses.

L'avantage d'ajuster l'épaisseur des parois est que celle-ci peut varier en fonction de la surface de la pièce, ce qui signifie que le monde extérieur ne saura probablement pas que vous avez épaissi les parois, à moins de couper votre pièce en deux pour la disséquer.

D'une manière générale, les murs extrêmement minces sont assez fragiles et ne peuvent supporter aucun poids extérieur sans s'effondrer.

En général, les murs d'au moins 1,2 mm d'épaisseur sont durables et résistants pour la plupart des matériaux, mais je recommande d'aller jusqu'à 2 mm ou plus pour un niveau de résistance plus élevé.

La résistance des matériaux utilisés pour créer des pièces en 3D

La solidité des pièces imprimées en 3D dépend du matériau qui les compose. Cela dit, certains matériaux sont beaucoup plus résistants et durables que d'autres. C'est précisément la raison pour laquelle la solidité des pièces imprimées en 3D varie autant.

Trois des matériaux les plus couramment utilisés pour créer des pièces en 3D sont le PLA, l'ABS et le PETG. Voyons donc ce qu'est chacun de ces matériaux, comment ils peuvent être utilisés et quelle est leur solidité réelle.

PLA (Acide Polylactique)

Le PLA, également connu sous le nom d'acide polylactique, est peut-être le matériau le plus utilisé dans l'impression 3D. Il est non seulement très rentable, mais aussi très facile à utiliser pour imprimer des pièces.

C'est pourquoi il est souvent utilisé pour imprimer des récipients en plastique, des implants médicaux et des matériaux d'emballage. Dans la plupart des cas, le PLA est le matériau le plus résistant utilisé dans l'impression 3D.

Bien que le PLA ait une résistance à la traction impressionnante d'environ 7 250 psi, le matériau a tendance à être un peu fragile dans des circonstances particulières, ce qui signifie qu'il est un peu plus susceptible de se briser ou d'éclater lorsqu'il est soumis à un impact puissant.

Il est également important de noter que le PLA a un point de fusion relativement bas et qu'exposé à des températures élevées, la durabilité et la résistance du PLA s'affaiblissent considérablement.

ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène)

L'ABS, également connu sous le nom d'Acrylonitrile Butadiène Styrène, n'est pas aussi solide que le PLA, mais cela ne signifie pas du tout qu'il s'agit d'un matériau d'impression 3D faible. En fait, ce matériau est beaucoup plus capable de résister à un impact important, souvent en se pliant et en se courbant plutôt qu'en se brisant complètement.

Grâce à sa résistance à la traction d'environ 4 700 PSI, l'ABS est l'un des meilleurs matériaux d'impression 3D, car il est à la fois léger et très résistant.

C'est pourquoi l'ABS est utilisé pour fabriquer à peu près n'importe quel type de produit dans le monde. C'est un matériau très populaire pour l'impression de jouets d'enfants comme les Legos, de pièces d'ordinateur et même de segments de tuyauterie.

Le point de fusion incroyablement élevé de l'ABS lui permet également de supporter à peu près n'importe quelle chaleur.

PETG (polyéthylène téréphtalate modifié au glycol)

Le PETG, également connu sous le nom de polyéthylène téréphtalate, est généralement utilisé pour développer des conceptions et des objets plus complexes dans le cadre de l'impression 3D. En effet, le PETG a tendance à être beaucoup plus dense, plus durable et plus rigide que certains autres matériaux d'impression 3D.

C'est précisément pour cette raison que le PETG est utilisé pour fabriquer de nombreux produits tels que des récipients alimentaires et des panneaux de signalisation.

Pourquoi utiliser l'impression 3D ?

Si les pièces imprimées en 3D n'étaient pas du tout solides, elles ne seraient pas utilisées comme méthode de production alternative pour de nombreuses fournitures et matériaux.

Mais sont-ils aussi solides que des métaux comme l'acier ou l'aluminium ? Certainement pas !

Cependant, ils sont très utiles lorsqu'il s'agit de concevoir de nouvelles pièces, de les imprimer à moindre coût et d'en obtenir une utilisation durable. Ils sont également parfaits pour les petites pièces et ont une résistance à la traction généralement décente compte tenu de leur taille et de leur épaisseur.

Ce qui est encore mieux, c'est que ces pièces imprimées en 3D peuvent être manipulées pour augmenter leur résistance et leur durabilité globale.

Conclusion

Les pièces imprimées en 3D sont certainement assez solides pour être utilisées dans la fabrication d'objets en plastique courants qui peuvent résister à des chocs importants et même à la chaleur. Pour l'essentiel, l'ABS a tendance à être beaucoup plus durable, bien qu'il ait une résistance à la traction beaucoup plus faible que le PLA.

Lorsque vous augmentez la densité de remplissage, le nombre de parois et l'épaisseur des parois, vous renforcez la solidité et la durabilité d'une pièce imprimée en 3D.