L'impact de l'épaisseur de couche sur une impression 3D

Introduction

Tous les procédés d'impression 3D permettent de construire des pièces couche par couche. En raison de la nature additive de l'impression 3D, l'épaisseur de chaque couche détermine la résolution d'une impression de la même manière que le nombre de pixels détermine la résolution d'un téléviseur ou d'un écran d'ordinateur. Une épaisseur de couche fine donne généralement des pièces avec des surfaces plus lisses. L'inconvénient est que plus l'épaisseur de couche est faible, plus il faut de temps pour réaliser une impression.

Il est important pour un concepteur de déterminer si l'esthétique (une surface plus lisse) ou les économies de temps (et de coûts) sont plus importantes. Dans cet article, nous examinons les avantages et les limites de l'utilisation de différentes épaisseurs de couche dans l'impression 3D.

Pourquoi l'épaisseur de couche est-elle importante ?

Pour certains procédés d'impression (tels que SLS, dépôt de matière ou SLM/DMLS), la sélection d'une épaisseur de couche n'est pas très importante, car leur résolution par défaut est déjà adéquate pour la plupart des applications ou l'épaisseur de couche est déjà préréglée par le fabricant de la machine.

Pour d'autres procédés (tels que FDM et SLA), l'épaisseur de couche est un paramètre de conception important qui a une incidence sur le temps d'impression, le coût, l'aspect visuel et les propriétés physiques d'une pièce imprimée.

Souvent, la différence visuelle entre les pièces imprimées à 100 μm et 200 μm est très faible. Cependant, la pièce à 100 μm prendra deux fois plus de temps à imprimer (l'imprimante 3D devra tracer deux fois plus de sections transversales) et cela aura un impact sur le coût.

Quelle est l'épaisseur de couche classique pour chaque procédé ?

Le tableau ci-dessous résume l'épaisseur de couche classique (et « standard ») pour chacun des procédés d'impression 3D les plus courants :

Quand choisir une épaisseur de couche plus fine ?

Avant de sélectionner une épaisseur de couche, il faut se poser les questions suivantes :

• Géométrie de la pièce : votre modèle 3D présente-t-il des surfaces courbes ou des trous ?
• Cas d'utilisation et application : la principale considération en matière de conception est-elle la fonctionnalité ou l'apparence visuelle ?
• Post-traitement : la pièce recevra-t-elle des opérations de finition après l'impression 3D et avant l'utilisation ?

Courbes et angles

L'impact de l'épaisseur de couche est davantage visible sur les courbes et les angles et est moins important sur les parois verticales planes, en raison de la nature couche par couche de l'impression 3D.

Par exemple, pour imprimer un trou le long d'un axe horizontal, le logiciel de l'imprimante doit découper le trou circulaire en plusieurs couches et les empiler les unes sur les autres, créant ainsi un bord non lisse qui ressemble à un escalier. C'est ce qu'on appelle l'effet d'escalier et il devient plus important sur les surfaces à forte courbure.

Si un modèle comprend un nombre important de courbes, d'angles ou de trous, l'utilisation d'une couche d'épaisseur inférieure permettra d'obtenir une pièce plus précise.

Aspect visuel ou fonctionnalité ?

L'épaisseur de couche aura un impact sur la résolution verticale de la pièce, affectant son aspect lisse.

Si l'aspect visuel est la principale préoccupation, le choix d'une épaisseur de couche inférieure est idéal, car elle permet d'obtenir un fini plus lisse.

En revanche, lors de l'impression 3D d'une pièce fonctionnelle, il est préférable d'utiliser une épaisseur de couche plus élevée, car cela permettra de réaliser des économies de temps et d'argent et d'améliorer les performances mécaniques.Par exemple, les pièces FDM imprimées en PLA avec une épaisseur de couche de 300 μm ont une résistance d'environ 20 % supérieure à celle des pièces imprimées à 100 μm.

Post-traitement

Lorsque l'on décide de l'épaisseur de couche, il est également important de se demander si les pièces recevront un post-traitement. Une épaisseur de couche plus élevée peut être un meilleur choix, si la pièce doit être poncée, lissée à l'acétone ou peinte.

Pour un aperçu des méthodes de post-traitement disponibles pour les pièces FDM, SLS et SLA, voir l'article suivant de la base de connaissances.

Règles de base

• Choisissez une épaisseur de couche inférieure pour les pièces à surface courbe ou lorsque l'aspect visuel est important.
• Une épaisseur de couche plus élevée est plus rapide et plus rentable et permettra d'obtenir des pièces aux propriétés mécaniques améliorées.
• Si les pièces reçoivent un post-traitement, l'épaisseur de couche n'est pas aussi importante.