Créer des pas de vis dans une pièce imprimée en 3D

Impression en 3D - Créer des pas de vis dans une pièce imprimée en 3D

Chez Formlabs, nous concevons beaucoup de pièces fonctionnelles avec la Form 2 (notre imprimante 3D SLA). Cela comprend des prototypes internes utilisés en R&D, des gabarits et des dispositifs qui seront utilisés dans nos lignes de production, de l’outillage rapide lorsque nous avons besoin de pièces uniques, voir même la création de moules pour injecter du plastique ou du nylon.

Pour en savoir plus sur le prototypage rapide par impression 3D, ses outils, ses applications, consultez notre Guide ultime du prototypage rapide pour le développement produit.

Peu importe l'application que vous faites de vos pièces imprimées en 3D, il est probable que vous ayez à combiner de multiples pièces en utilisant des vis, et avec la version améliorée de notre Résine Haute Résistance, la différence entre des prototypes visuels et prototypes fonctionnels est de plus en plus mince.

Ce guide décrit comment créer des pas de vis dans les pièces imprimées en 3D. Il existe bien d’autres façons de fixer ensemble plusieurs pièces imprimées en 3D, mais si vous voulez fixer et détacher des composants de manière répétitive tout en assurant une fixation mécanique robuste, rien ne vaut un alésage propre et précis, un filet bien fait ou taraudage de qualité; le tout utilisant l’impression 3D.


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Options de conception pour le filetage

Passons en revue quelques-unes des options de conception que nous avons récoltées au sein des bureaux de recherche de Formlabs et dans vos propositions. Nous avons classé ces options selon leur efficacité. Les avantages et les inconvénients de chaque option sont listés pour les différents cas d’utilisation.

Impression 3D - Diagramme de filetages

Inserts à expansion pour plastiques

Créer des pas de vis dans une pièce imprimée en 3D

Avantages : Se maintiennent très bien dans les pièces imprimées en 3D, sans colle ou glue. Filetage solide et fiable.

Inconvénients : Les pièces imprimés en 3D se déformant à la chaleur, les inserts sont moins bien fixées à température élevée.

Imprimez un trou droit dont la profondeur et le diamètre correspondent aux spécifications de l’insert. Faites bien attention à respecter les conseils de conception du logement, notamment pour les inserts autotaraudeurs. Rincez à l’isopropanol (IPA) et laissez sécher sans post-traitement. Enfoncez l’insert dans le trou à l’aide d’un outil approprié, et utilisez une vis pour l’étendre complètement et le fixer. Ensuite, post-traitez la pièce pour améliorer la tenue de l'insert dans le plastique. Réalisez cette étape en dernier pour réduire le risque de cassure du trou par l’insert lors de la fixation.

 

Collage d’inserts thermofixés pour les plastiques

Colle dans des inserts thermofixés pour plastiques

Avantages : Très bon maintien dans les pièces imprimées en 3D. Filetages métalliques robustes et réutilisables.

Inconvénients : Requiert une colle (ne tentez pas d’utiliser du fer à souder !).

Les inserts thermofixés sont conçus pour être placés dans les thermoplastiques au moyen d’un fer à souder avec un embout d’installation. Ils peuvent être utilisés sur les surfaces en acrylique et les pièces imprimées par dépôt de filament en fusion (FDM), mais ne peuvent pas être installés sur des pièces photopolymères SLA, car celles-ci se plient sans fondre sous l’effet de la chaleur.

Toutefois, les crêtes et le moletage présents sur les inserts thermofixés les rendent très faciles à tarauder, à condition qu’ils soient collés à l’aide d’une résine époxy à deux composants ou d’une colle CA. Taillez un trou du diamètre le plus grand de l’insert et appliquez une petite noix de colle avant l’installation. Assurez-vous que la pièce est complètement sèche et durcie pour obtenir les meilleurs résultats.

Screw threads gluein

 

Préparer une encoche pour insérer un écrou

Préparer une encoche pour insérer un écrou

Avantages : Il est facile de se procurer des écrous pour chaque vis.

Inconvénients : Les encoches latérales des écrous peuvent éliminer la nécessité d’utiliser la colle, mais la pièce peut être plus difficile à prendre en charge durant l’impression.

L’ajout d'une encoche à l’arrière d'une face pour insérer en force un écrou permet de créer une fixation vis + écrou intéressante. Pour une résistance accrue au dévissage, vous pouvez choisir un écrou carré. Cet écrou peut également être fabriqué en plastique ou muni de caractéristiques de verrouillage. Si nécessaire, une goutte de colle CA suffit pour le maintenir en place, mais modéliser une encoche latérale élimine la nécessité d’utiliser la colle. Laissez une marge de 0,1 mm autour de l’écrou pour l’insertion en force, et un trou d’espacement autour de la vis elle-même.

Vis de filetage et de taraudage pour les plastiques

Vis de filetage et de taraudage pour les plastiques

Avantages : Le matériel utilisé pour le moulage par injection est le même que pour le prototypage fonctionnel. Les filetages fabriqués avec la résine Haute Résistance (et Durable) ne risquent pas de se casser si vous suivez les consignes du fabricant de la vis.

Inconvénients : Les vis tiennent fermement, mais les filetages ne résisteront pas à une utilisation répétée, contrairement aux filetages métalliques. Les résines classiques fonctionnent, mais sont plus susceptibles de se casser.

Suivez les consignes du fabricant pour connaitre les dimensions et la méthode d’impression du trou de bossage en utilisant les matériaux techniques hautement résistants (tels que nos résines Haute Résistane ou Durable). Soumettez les pièces à un post-traitement complet avant d’utiliser les vis. Si vous créez un prototype pour une pièce moulée par injection où des vis de filetage ou de taraudage seront utilisées à l'étape finale d’assemblage, cette étape est utile pour imprimer et tester ce prototype.

Vis à bois

Impression 3D - Vis à bois

Avantages : Vis faciles à trouver et efficaces.

Inconvénients : Les vis tiennent fermement, mais les filetages ne résisteront pas à une utilisation répétée, contrairement aux filetages métalliques.

Nous avons également testé les vis à bois sur notre résine Haute Résistance et avons constaté qu’elles fonctionnent parfaitement comme les vis de taraudage conçues pour le plastique. Assurez-vous de tailler un trou de bossage dont le diamètre se situe entre le diamètre supérieur (filetage) de la vis et le diamètre inférieur. La figure illustre une vis à bois N° 8 placée dans un trou de 0,4 cm de diamètre.

Filetages directement imprimés en 3D

Filetages directement imprimés en 3D

Avantages : Peut s’avérer utile pour prototyper des filetages de plus grande taille et des conceptions de filetage personnalisées.

Inconvénients : Solution de fixation non durable et non réutilisable, surtout à petite échelle.

L'impression de filetages fonctionne mieux avec nos résines Classiques qu’avec la résine Haute Résistance en raison de leur plus grande dureté. Ces filetages ne sont pas moins délicats, en fonction de leur taille, et ne sont pas le meilleur choix pour un système où une fixation permanente et réutilisable est exigée.

En général, une taille de filetage d’au moins ¼–20 permet de créer des pièces fonctionnelles sans avoir besoin d’un post-traitement. Pour les vis plus petites, les filetages doivent être faits sur mesure pour obtenir une meilleure fixation. Par exemple, en imprimant un profil de filetage semi-circulaire (sur la vis et l’écrou) et en utilisant une marge de 0,1 mm, on obtient un meilleur engagement du filetage et une meilleure résistance à l’usure. Pour toutes les vis, il vaut mieux orienter les pièces de façon à éviter que les supports ne touchent les filetages.


Livre Blanc - Tolérance d’usinage : conception et ajustement de pièces assemblées imprimées en 3D
Livre blanc

Tolérance d’usinage : conception et ajustement de pièces assemblées imprimées en 3D

Une tolérance et un ajustement corrects vont diminuer le temps de post-traitement après fabrication, faciliter l’assemblage et réduire les coûts en matériau en cas d’itération.

En savoir plus


Conclusion

Nous espérons que ce guide vous a été utile pour explorer certaines des options de fixation mécanique disponibles pour vos pièces imprimées en 3D ! Si vous êtes curieux de connaître le modèle réel que nous avons utilisé pour le test, téléchargez le fichier .STL

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Vous pouvez commander les pièces mentionnées dans ce guide sur McMaster via les liens suivants :

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