Un gabarit, un dispositif de fixation ou un outil de fabrication est tout outil ou dispositif qui soutient et facilite les opérations de fabrication. Les outils de fabrication simplifient les processus de fabrication et d’assemblage, réduisent les temps de cycle, améliorent la sécurité des travailleurs et réduisent les coûts de production.

En général, les fabricants se procurent leurs outils de fabrication en interne, par le biais d’outils de machines en métal, ou par le biais de fournisseurs externes. La plupart des outils sont constitués d’assemblages de plusieurs pièces. La sous-traitance s'accompagne de semaines de délai et de coûts élevés. Par conséquent, la production d’outils personnalisés en flux tendu peut s’avérer difficile.

En fonction des forces subies par la pièce, il n’est pas toujours nécessaire de produire ces outils en métal. Les aides à la fabrication imprimées en 3D permettent aux fabricants de fabriquer des outils rapidement et à moindre coût en interne, avec une liberté totale de conception, de choix des matériaux et de flexibilité.

Formlabs propose une gamme de matériaux techniques aux propriétés avancées qui permettent des applications dans des environnements exigeants. Tough 2000 Resin et Durable Resin sont des choix populaires pour les gabarits, les fixations et autres aides imprimés en SLA. Pour imprimer des outils durables, Formlabs recommande d’utiliser Nylon 12 Powder avec l’impression SLS.

Tous les matériaux ont été testés pour leur répétabilité, leur résistance mécanique et leur durabilité environnementale dans des cas d’utilisation en usine. Consultez les articles individuels sur les matériaux pour connaître les propriétés spécifiques des matériaux.

Lorsque vous concevez une pièce imprimée destinée à être utilisée comme gabarit, fixation ou aide à la fabrication, suivez les meilleures pratiques de Formlabs pour concevoir des modèles réussis.

Recommandations générales :

• Combiner les composants du gabarit pour réduire le nombre de pièces
• Inclure des faces planes ou des géométries à angle droit dans le montage pour faciliter l’inspection et déterminer la précision globale
• Augmenter la rigidité avec des nervures de renforcement et des congés
• Concevoir pour l’expérience utilisateur avec des poignées personnalisées, des fonctions d’alignement visuel et l’ergonomie

Suivez les meilleures pratiques de Formlabs pour l’orientation des modèles.

Lors de l’impression sur une imprimante SLA, orientez les pièces de manière à minimiser les supports sur les surfaces fonctionnelles et à renforcer les parois si nécessaire.

Suivez les bonnes pratiques de Formlabs pour le lavage et la post-polymérisation des impressions. Consultez les articles spécifiques à chaque matériau pour connaître les instructions spécifiques de lavage et de polymérisation. Envisagez un post-traitement supplémentaire pour renforcer la résistance, la durabilité et l’expérience de l’utilisateur, comme le placage électrolytique ou le revêtement pour les pièces imprimées en SLA ou le sablage pour les pièces imprimées en SLS.

• Vérifiez que la pièce imprimée correspond au modèle CAO d'origine. Utilisez un pied à coulisse, un micromètre ou un autre équipement de métrologie pour valider.
• Testez les performances fonctionnelles de l'appareil. Lorsque la pièce est chargée sur la fixation, veillez à ce qu'elle soit bien calée contre les surfaces de positionnement et les supports. Un dispositif de fixation correctement conçu et fabriqué soutiendra la pièce, éliminant tout mouvement une fois que la force de serrage est appliquée.
• Pour les processus nécessitant des forces de travail plus importantes, comme le fraisage ou le perçage, calculez les besoins de serrage en fonction des avances et des vitesses, de la puissance de la machine et du matériau sélectionné, ainsi que de la sécurité.

Pour prolonger la durée de vie de la pièce imprimée en 3D, Formlabs recommande :

• de desserrer les boulons et de relâcher les forces de serrage après avoir terminé les opérations secondaires afin d’éviter une charge continue.
• Augmentez les pièces imprimées en 3D avec des pièces standard pour accroître leur fonctionnalité.
• Utilisez des ressorts, des glissières inclinées ou des leviers pour soulever la pièce de la surface de fixation.

L’impression 3D est une solution puissante pour fabriquer des outils rapidement et à moindre coût en interne. Les principaux avantages sont la rapidité, la réduction des coûts, la liberté de conception, le choix des matériaux et la flexibilité. Elle est particulièrement recommandée pour :

• Les montages d’assemblage qui améliorent l’alignement, réduisent les erreurs ou assistent les processus manuels.
• Gabarits d’inspection pour les tests, la mesure ou la tolérance.
• Outils ergonomiques personnalisés qui réduisent la tension ou améliorent la cohérence.
• Outils à faible volume et à forte diversité pour des séries de production courtes ou des phases de prototypage.

Certaines limites sont à prendre en compte :

• Les pièces imprimées en SLA peuvent subir un fluage (déformation élastique permanente) si elles sont continuellement chargées.
• Pour les zones très exposées à l’usure, envisagez des solutions métalliques ou hybrides (par exemple, des plaques d’acier sur des cadres imprimés).
• Évitez les éléments trop fins ou les bras non soutenus, sauf s’ils ont été validés par des tests.

• Comment imprimer en 3D des gabarits, des montages et d’autres outils de fabrication en interne livre blanc
• Impression 3D de gabarits et de montages pour améliorer l’efficacité de la fabrication webinaire