Séparation des couches en impression 3D : pourquoi les pièces se fissurent des mois plus tard
Une pièce qui tombe en panne dès sa première heure d'utilisation présente un problème de processus. Une pièce qui tombe en panne au bout de quatre mois, c'est une tout autre histoire.
Il a passé l'inspection ; il a été installé ; et au moment où il se divise, plus personne ne se souvient de quelle équipe l'a imprimé.
La séparation des couches en impression 3D fonctionne ainsi car le plan qui s'ouvre finalement était déjà le plus fragile.
dans la partie telle qu'elle a été créée. Le temps n'invente pas la faiblesse, il la met en évidence.
L'avion qui existait avant que quiconque ne le charge
Un mur imprimé n'est pas constitué d'une seule pièce de polymère. Une machine à filament et une machine à granulés permettent de le construire.
De la même manière, car les deux procédés consistent à déposer le produit en plusieurs passes plutôt qu'en une seule coulée, quelle que soit la matière première.
Il se présente sous forme de filaments ou de granulés. Il s'agit d'un empilement de passes soudées entre elles sur une bande de contact étroite.
et c'est dans cette bande que deux passes fusionnent en un seul matériau. Tout ce qui se trouve au-dessus et en dessous est du polymère en masse
avec la résistance attribuée au matériau. La résistance de la liaison intercouche se situe donc en dessous de la résistance de
le matériau environnant est considéré comme une question de géométrie, et non de contrôle qualité.
Cette orientation intégrée n'est pas un défaut pouvant être rejeté lors d'une inspection ; c'est une propriété que le dessin mentionne rarement.
et la longueur aggrave le problème. Sur le plus grand modèle de la gamme, le lit mesure 1 800 × 2 400 mm, donc un mur
qui s'étend sur toute sa longueur comporte autant de millimètres d'interface collée. Une pièce conçue comme si
L'uniformité du matériau finira par surprendre son propriétaire.
Qu'est-ce qui s'est retrouvé coincé dans la pièce pendant sa fabrication ?
Les contraintes résiduelles en impression 3D sont le prix à payer pour la fabrication d'une forme à partir d'un matériau chaud qui est immédiatement contraint.
par un matériau déjà solidifié. Chaque passe arrive souple, est pressée contre une surface immobile, et
Elle se solidifie dans cette position. L'extrudat présente également un alignement moléculaire dû à son passage à travers la buse.
et cet alignement se fige à l'endroit où il se stabilise, de sorte que la passe est plus rigide dans le sens de sa longueur que dans sa largeur.
Rien de tout cela n'apparaît lors d'une inspection effectuée le jour même. Une machine précise à 0,02 mm de position construira tout de même un
mur dont les faces les plus fragiles sont invisibles aux instruments qui l'ont mesuré ; la précision ne dit rien sur la manière dont
Deux passes se sont jointes. Une pièce fraîchement imprimée contient déjà une charge stockée qui n'a pas encore trouvé sa destination.
et c'est à l'interface que cette charge se concentre, car il s'agit de la partie la moins continue du mur. Section a
La partie et l'interface correspondent à la ligne que vous pouvez trouver avec une lame.
Pourquoi le calendrier fait-il partie du mécanisme ?
Demandez-vous pourquoi les pièces imprimées en 3D se fissurent avec le temps, et la réponse honnête tient en trois processus, dont aucun n'est visible.
Tout intérêt durant la première semaine. Tous trois attaquent le même avion.
La relaxation des contraintes dans les polymères signifie qu'un matériau soumis à une contrainte soutenue redistribue progressivement la charge qu'il supporte.
Dans un assemblage fixé, cette redistribution déplace la charge sur l'interface pour laquelle elle n'a pas été conçue.
Le fluage des pièces imprimées en 3D fonctionne de la même manière, perçu comme un mouvement plutôt que comme une charge : sous une traction constante, une liaison
L'interface se déforme lentement, et c'est cette lente déformation qui permet aux petits vides présents sur la ligne de soudure de se transformer en fissure continue.
Le troisième procédé fonctionne sur l'horloge plutôt que sur le calendrier. Vibrations, cycles thermiques contre un voisin
Une pièce en acier, et des charges répétées de démarrage et d'arrêt ouvrent un peu l'interface à chaque cycle. Une fissure qui se propage par fraction
Un écart d'un millimètre par millier de cycles est invisible lors d'un test de courte durée et évident après une saison de service.
L'environnement est un déclencheur, pas une cause.
L'exposition est primordiale là où une contrainte de traction soutenue existe déjà, c'est pourquoi l'interface est privilégiée.
Le problème se situe au niveau du site de défaillance plutôt que du mur. L'absorption d'humidité par les pièces imprimées en 3D n'est pas d'ordre esthétique : les polymères polaires absorbent l'humidité.
Au contact de l'eau, les matériaux gonflent et ramollissent, et ce gonflement est irrégulier même à travers une paroi épaisse. La fissuration sous contrainte environnementale se produit
le reste où les fluides de traitement, les huiles ou les agents de nettoyage se déposent sur une surface chargée, ouvrant des fissures qui suivent le
L'avion le plus faible disponible.
Où se dirige réellement la charge du service
Les pièces cèdent le long des couches lorsque la charge s'exerce transversalement. La même pièce, chargée dans le plan de la couche, est beaucoup plus résistante.
et cette différence est plus importante que ce que la plupart des plans prévoient. Les charges de service respectent rarement le plan : un boulon
un côté est serré, un support fléchit lors du démarrage d'une machine, un composant est retenu aux deux extrémités.
L'installation est souvent le moment décisif, car un serrage excessif d'une fixation met l'interface sous tension.
avant même que la pièce ait effectué le moindre travail.
Il est judicieux de tracer le chemin de la charge sur papier avant toute impression : depuis la fixation, à travers le mur, elle passe
à travers, dans la pièce sur laquelle elle est montée. À chaque étape, la question n'a que deux réponses : la tension
Les tracés suivent les calques ou les traversent. Si la réponse est la seconde option, la correction doit être intégrée au dessin.
pas dans la trancheuse.
Réduire les risques avant que la pièce ne quitte l'atelier
Commencez par l'interface elle-même. Les longues séries impliquent également de nombreuses interfaces : la plage de couches de la machine, 0,04 mm à la fin.
Une extrémité fine et une extrémité grossière de 0,6 mm permettent à une paroi de supporter quinze fois plus de plans collés à une extrémité.
comme de l'autre côté, et rien sur le dessin n'indique généralement lequel a été utilisé. Une épaisseur de paroi constante le long de la
Le chemin de chargement remplit une fonction similaire, tout comme le fait d'éviter les transitions entre couches minces et épaisses où une passe doit se lier à une couche beaucoup plus épaisse.
Une masse plus importante et des angles internes aigus où les contraintes se concentrent.
Ensuite, concevez la charge à l'écart du plan. Lorsqu'une pièce est soumise à une tension constante, orientez-la de manière à ce que la tension s'écoule.
Appliquer le matériau à l'intérieur des couches plutôt qu'à travers elles, et ajouter du matériau à l'endroit où se trouvent les fixations. Impression 3D de l'étanchéité de surface
Il est judicieux d'envisager l'utilisation de pièces pour tout ce qui est en contact avec un fluide ou qui passe sa vie dans un air humide : une surface étanche ralentit la vitesse de fuite.
absorption d'humidité et protection des milieux agressifs contre les extrémités exposées de l'interface.
Une pièce porteuse doit également être imprimée avec la série à laquelle elle appartient. Avec 42 tailles d'impression disponibles, un nom de fichier
L'analyse des données par lots ne permettra pas, à elle seule, de remonter à la machine en cas de panne trois mois plus tard ; seules les données de lots le permettront.
Enfin, il est essentiel de contrôler les opérations post-impression. Les pièces porteuses ne doivent pas rester des mois dans un environnement non contrôlé.
Les pièces d'entrepôt et les pièces critiques pour la charge doivent être installées avec un couple que vous avez déterminé plutôt que celui choisi par le monteur.
Conclusion
La séparation des couches d'une impression 3D après plusieurs mois d'utilisation n'est pas due à la malchance et il ne s'agit pas d'un défaut caché ayant échappé au contrôle qualité.
C'est le résultat prévisible d'une contrainte accumulée, d'un plan de faiblesse et d'un environnement qui continue d'agir sur les deux.
Construisez une ligne de soudure plus fiable, évitez les charges continues sur le plan, ralentissez l'environnement et spécifiez
la vie dont vous avez besoin. Demandez au matériau de porter ce qu'il peut porter dans la direction où il peut le porter, et la fissure qui
« aurait dû arriver la saison prochaine » reste à sa place : dans l’analyse.
