Comment assembler des pièces imprimées en 3D ?

L’impression 3D permet de créer des objets complexes, mais pour en tirer le plein potentiel, il faut parfois décomposer un objet en plusieurs pièces séparées. Qu’il s’agisse de produire des volumes plus grands que ceux autorisés par l’imprimante, d’assembler divers matériaux, de réaliser des géométries complexes, de réduire la quantité de supports ou d’optimiser les performances mécaniques, l’assemblage est une technique particulièrement utile en impression 3D.

Le choix de la méthode d’assemblage dépend de plusieurs facteurs : le type de matériau utilisé (PLA, ABS, PETG, résine, etc.), la résistance mécanique souhaitée, l’esthétique finale, la possibilité d’un démontage futur, ainsi que l’application finale de l’objet. Dans ce guide, nous explorons les principales méthodes d’assemblage adaptées à la fabrication additive, leur compatibilité avec les matériaux d’impression, ainsi que les techniques à employer pour les mettre en œuvre efficacement.

Les différentes manières d’assembler des pièces imprimées en 3D

Collage

Le collage est l’une des solutions les plus simples pour assembler des pièces imprimées en 3D. Cependant, il est essentiel d’utiliser la colle appropriée en fonction du matériau.

Les colles les plus couramment utilisées sont :

• Cyanoacrylate (super glue) : Cette colle instantanée est idéale pour le PLA et la résine. Elle offre une fixation rapide et propre, mais son manque de flexibilité peut poser problème sur des pièces soumises à des contraintes mécaniques. Certaines super glues laissent des résidus blancs en séchant, mieux vaut donc les utiliser sur des zones invisibles et éviter les excès. Un activateur en aérosol peut accélérer la prise et faciliter l’assemblage. Pour faciliter l’assemblage, il est possible d’utiliser un activateur en aérosol, permettant de réduire drastiquement le temps de prise de la colle.
• Époxy : Très résistante, elle convient à l’ABS, au PETG et à la résine. Cette colle bi-composants durcit grâce à une réaction chimique, offrant une liaison solide. Cependant, elle peut générer de la chaleur lors du durcissement, ce qui peut déformer des pièces fines.
• Colle PVC : Utilisée principalement pour l’ASA et l’ABS, elle permet une fusion partielle des surfaces, créant une liaison plus solide qu’un simple collage de surface.
• Adhésifs spécifiques : La colle polyuréthane, néoprène et la colle thermofusible sont parfois utilisées pour des assemblages flexibles ou temporaires.

Soudure des plastiques

Certaines techniques permettent de « souder » les pièces ensemble en fusionnant partiellement la matière.

• Soudure chimique : L’utilisation de solvants permet de dissoudre légèrement la surface des pièces et de les fusionner. L’acétone est couramment utilisée pour l’ABS, tandis que d’autres solvants fonctionnent pour l’ASA et le PVC. Cette méthode offre une finition propre et invisible une fois la soudure durcie.
• Soudure thermique : Cette technique consiste à utiliser une source de chaleur comme un pistolet à air chaud, un fer à souder ou encore une soudure par friction. Un fer à souder permet de faire fondre localement le plastique et de joindre les pièces, tandis que la soudure par friction utilise un élément rotatif (comme une tige de filament) pour chauffer et souder les surfaces par frottement.
• Soudure ultrasonique : Utilisée principalement dans l’industrie, cette technique applique des vibrations ultrasoniques à haute fréquence pour fusionner les pièces. Elle est particulièrement adaptée aux thermoplastiques comme l’ABS.

Assemblage mécanique

Pour les pièces nécessitant une fixation démontable ou une forte résistance mécanique, l’assemblage par fixation mécanique est une option idéale.

• Vis et boulons : L’ajout de trous filetés ou l’insertion d’inserts en laiton chauffés permet de créer des fixations solides et démontables. Les filetages peuvent être modélisés directement ou taraudés après impression.
• Agraphes et rivets : Cette solution convient aux assemblages permanents et est souvent utilisée pour des pièces fines nécessitant un maintien durable.

• Aimants, joints et encliquetages : L’ajout d’aimants dans des logements imprimés (il est possible de les intégrer dans la pièce en les ajoutant durant le processus d’impression 3D) permet de créer des fixations pratiques et démontables. Les encliquetages sont également une option efficace, en exploitant la flexibilité de certains plastiques pour obtenir un verrouillage mécanique sans colle. L’intégration de queues d’aronde, d’autres joints ou de charnières permet d’assembler des pièces sans colle ni vis.

Liage chimique et fusions de matière

Certaines techniques utilisent des agents chimiques ou des matériaux supplémentaires pour renforcer la liaison entre les pièces.

• Résines UV : Idéales pour les impressions en SLA/DLP, les résines UV permettent de créer des jonctions solides et précises en appliquant une petite quantité de résine liquide entre les pièces, durcie ensuite sous lumière UV.
• Fusion à chaud avec filament compatible : Cette technique consiste à utiliser du filament fondu, qui peut être appliqué avec un stylo 3D, pour créer une liaison robuste, similaire à la soudure thermique.

Astuces pour un assemblage réussi

Avant de coller deux pièces ensemble, il est essentiel de nettoyer et poncer les surfaces de contact. Le ponçage augmente la rugosité de la surface, ce qui améliore à la fois la surface de contact et la capillarité de la colle. Cela permet à l’adhésif de mieux pénétrer et d’adhérer plus efficacement, assurant ainsi un assemblage plus solide.

Négliger l’alignement des pièces avant l’assemblage peut engendrer des défauts structurels et esthétiques difficiles à corriger une fois la colle séchée. Prendre le temps de bien positionner les pièces avant fixation est crucial. L’utilisation de gabarits ou de guides d’assemblage peut être très utile pour simplifier l’alignement.

Pour maximiser l’adhésion, il convient aussi de laisser la colle prendre en maintenant les pièces immobiles et sous pression à l’aide de serre-joints ou d’un poids.

Il faut aussi privilégier l’application de fines couches de colle puisqu’un surplus pourrait créer des excès visibles et affecter la solidité de l’assemblage.

Lors de l’impression des pièces, il est important de prendre en compte l’orientation des couches. Les zones de faiblesse d’une impression 3D se situent souvent entre les couches, ce qui peut affecter la solidité de l’assemblage. Adapter l’orientation des pièces pour minimiser ces points faibles est une bonne pratique.

Utiliser une colle incompatible avec le matériau imprimé peut grandement nuire à l’adhésion et rendre l’assemblage inefficace. Il est important de bien choisir son adhésif en fonction du plastique utilisé.

Un encliquetage mal ajusté ou trop rigide peut casser la pièce lors du montage, notamment si le matériau manque de flexibilité. Il est conseillé de tester les tolérances sur des prototypes et d’ajuster les paramètres d’impression en conséquence.

Enfin, certaines colles et résines dégagent de la chaleur lors du durcissement, ce qui peut entraîner une déformation des pièces imprimées. Il est donc recommandé de tester l’effet du produit sur un échantillon avant de procéder à l’assemblage final.

Et vous, quelle est votre méthode préférée d’assemblage pour l’impression 3D ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou LinkedIn !