Tout savoir sur l’épaisseur des parois en impression 3D

En fabrication additive, il est primordial d’éviter les erreurs d’impression, quelle que soit la technologie utilisée. Et pour les débutants comme pour les utilisateurs expérimentés, il existe plusieurs pièges dans lesquels on peut tomber et qui ne donnent pas le résultat attendu. L’une de ces considérations extrêmement importantes mais souvent négligées en impression 3D est l’épaisseur des parois.

À ne pas confondre avec le remplissage ou la hauteur de couche, l’épaisseur de la paroi désigne la mesure de l’épaisseur de la paroi extérieure ou de l’enveloppe d’une pièce imprimée en 3D, à l’exclusion du haut et du bas. Contrairement aux structures internes dont la solidité peut varier (généralement définie par un pourcentage et un modèle), les parois sont toujours solides et jouent un rôle essentiel dans la stabilité et la solidité d’une pièce. Mais quelle est l’épaisseur minimale d’une paroi ? Comment les utilisateurs peuvent-ils savoir si leurs paramètres sont corrects ? Quelle est l’importance de ce paramètre ? Nous nous sommes penchés sur ces questions dans le guide suivant.

L’épaisseur de la paroi fait référence à l’enveloppe extérieure de la pièce (crédits photo : Materialise)

Pourquoi l’épaisseur des parois est-elle importante en impression 3D ?

L’épaisseur des parois est cruciale pour garantir non seulement les qualités esthétiques, mais aussi la solidité et la durabilité du modèle imprimé. Si une paroi est trop fine ou trop épaisse, la pièce risque de ne pas fonctionner comme prévu. Certains affirment même qu’elle est plus importante que le remplissage pour la qualité de la pièce finale imprimée en 3D.

Il existe également de nombreux facteurs sur lesquels elle peut influer. Par exemple, comme pour la plupart des optimisations des paramètres de l’imprimante 3D, l’un des principaux avantages d’une épaisseur de paroi correcte lors de l’impression 3D est qu’elle permet d’éviter le warping. En effet, cela permet de réduire les contraintes internes. D’une manière générale, on peut dire que le danger d’avoir des parois trop fines est que les pièces seront fragiles et donc plus susceptibles de se casser, de se fissurer ou de se déformer pendant ou après l’impression.

Les parois trop fines peuvent également être affectées négativement par le post-traitement. En particulier si des supports d’impression ont été utilisés ou si des processus tels que le lissage à la vapeur sont nécessaires, les parois minces ne survivront pas. Dans ce cas, il est extrêmement important de veiller à respecter les exigences minimales du matériau.

L’épaisseur des parois fait référence à l’enveloppe extérieure d’une pièce imprimée en 3D, à ne pas confondre avec le remplissage à l’intérieur (crédits photo : 3Dnatives)

Des parois trop épaisses peuvent également poser des problèmes. Par exemple, plus les parois sont épaisses, plus vous gaspillez du matériau et de l’argent, et l’impression prendra plus de temps. Mais cela peut aussi avoir d’autres conséquences.

Par exemple, des parois suffisamment épaisses sont essentielles pour réduire les contraintes internes, mais avec certains matériaux (les métaux par exemple), un excès de matériau peut entraîner une augmentation des contraintes internes. Cela peut également causer des fissures dans les pièces en plastique. Des parois trop épaisses peuvent également engendrer des problèmes de dissipation de la chaleur dans la pièce. En outre, plus les parois sont épaisses, plus le retrait du matériau imprimé est important, ce qui crée également du warping.

Comment déterminer l’épaisseur des parois

Vous l’aurez compris, choisir la bonne épaisseur de ses parois est primordial, et ce quelque soit la technologie d’impression utilisée. Nous avons souhaité nous concentrer sur le procédé de dépôt de matière fondue (FDM). Il convient toutefois de garder à l’esprit que l’épaisseur est liée au matériau plutôt qu’au processus.

Cela signifie que même avec certaines règles empiriques, il y aura toujours des exigences minimales et maximales que les utilisateurs devront garder à l’esprit. Par exemple, un matériau comme le PLA a une épaisseur de paroi minimale de 0,8 mm (bien que dans certains cas cette épaisseur puisse être inférieure), mais l’idéal est plus proche de 1,5 mm. La fourchette est similaire pour de nombreux autres matériaux durs. En revanche, les matériaux caoutchouteux comme le TPU doivent avoir une épaisseur de paroi plus élevée, de l’ordre de 2,0 mm.

Il existe quelques astuces, notamment pour déterminer l’épaisseur des parois lors de l’impression 3D FDM. Ces astuces sont notamment liées à la buse. Un déterminant courant de l’épaisseur des parois est un multiple du diamètre de la buse.

En impression 3D FDM et FGF, le diamètre de la buse permet de déterminer l’épaisseur de la paroi (crédits photo : Pollen AM).

Comme la plupart des buses pour l’impression FDM ont une épaisseur d’environ 0,4 mm, beaucoup recommandent une épaisseur de paroi d’au moins 0,8 mm, soit environ le double de la buse. Si vous voulez une pièce plus solide, vous pouvez donc augmenter le multiple jusqu’à trois ou quatre fois, soit environ 1,2 mm à 1,6 mm. Mais attention, il est souvent conseillé de ne pas dépasser cette épaisseur, la « fourchette magique » se situant entre 0,8 et 1,6 mm pour de nombreux matériaux plastiques courants.

Un autre point à prendre en considération ? Essayez de limiter les multiples de la buse à des nombres entiers. Cela signifie que les utilisateurs peuvent déterminer l’épaisseur de la paroi par 2x, 3x, 4x, etc. Mais si vous essayez d’obtenir une épaisseur de paroi égale à 1,5 fois la buse, vous risquez de provoquer un chevauchement des couches des parois extérieures et de ralentir l’impression 3D.

Quelques outils utiles

Bien entendu, il existe des outils pour accompagner l’utilisateur dans la définition des parois. Tous les logiciels de modélisation 3D ne prennent pas en compte l’épaisseur des parois mais les slicers peuvent aider les utilisateurs. Ils sont souvent dotés de fonctions permettant de s’assurer qu’il n’y a pas de parois trop fines dans la conception. Cela peut s’avérer essentiel pour détecter ces problèmes avant l’impression.

Pour les détails fins ou les lettres, le paramètre « détecter les caractéristiques fines » que l’on trouve dans les slicers les plus récents permet aux utilisateurs d’imprimer des parois aussi fines que le diamètre de la buse. Le mode vase est un autre paramètre qui permet d’imprimer des parois de la largeur du diamètre de la buse de l’imprimante, car cette fonction permet à l’imprimante d’imprimer des objets ressemblant à des vases en une seule extrusion continue afin de produire des impressions étanches.

En outre, il est possible de jouer sur l’épaisseur des parois, en fonction de facteurs tels que les supports d’impression. Si votre pièce en comporte beaucoup, notamment dans les zones particulièrement fragiles, il est possible d’avoir des parois plus fines (mais n’oubliez pas que l’élimination de ces structures sera également difficile sur des parois trop fines), car ces autres facteurs contribuent à la solidité de la pièce. De même, les imprimantes ayant une résolution plus élevée seront en mesure de créer des pièces avec des parois plus fines, bien qu’il faille toujours garder à l’esprit les exigences minimales.

Quels paramètres utilisez-vous pour définir l’épaisseur de vos parois ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article et retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !

*Crédits photo de couverture : Materialise