Comment choisir son remplissage en impression 3D ?

Le remplissage, ou infill en anglais, joue un rôle essentiel dans l’impression 3D, car il permet de contrôler avec précision la structure intérieure des pièces imprimées. Contrairement aux méthodes de fabrication traditionnelles telles que le moulage par injection ou la fabrication soustractive, l’impression 3D permet de créer des motifs de remplissage complexes et de régler la densité d’une pièce. Le remplissage fait référence à la structure interne d’une pièce imprimée en 3D, qui lui confère support, résistance et rigidité, tout en influençant son poids et ses propriétés physiques. La génération de remplissage s’effectue à l’aide d’un slicer, qui traduit un modèle 3D en instructions pour l’imprimante 3D.

Une fois que l’on a compris l’importance du remplissage dans l’impression 3D, il est important de reconnaître que son apprentissage pose plusieurs défis aux débutants. Il s’agit de comprendre les différents motifs, de sélectionner la densité appropriée, de gérer les débords, de minimiser les imperfections, d’optimiser les paramètres d’impression et d’acquérir une expérience pratique. En approfondissant ces subtilités, nous pouvons développer les compétences nécessaires pour surmonter ces difficultés et obtenir des résultats optimaux avec le remplissage. Cet article a pour but de vous fournir des informations de base essentielles qui vous aideront à naviguer dans les méandres de l’infill et à créer des impressions 3D réussies.

La densité de remplissage

La densité de remplissage fait référence à la « plénitude » de l’intérieur d’une pièce imprimée et est généralement indiquée sous la forme d’un pourcentage allant de 0 à 100 %. Une densité plus faible crée une pièce plus creuse, ce qui réduit le poids et la consommation de matériaux, mais risque de sacrifier la résistance. En revanche, une densité plus élevée donne un intérieur solide, ce qui augmente le poids et la résistance de la pièce. Le choix de la densité de remplissage dépend des exigences spécifiques de l’impression. Pour les impressions standard qui ne nécessitent pas une résistance exceptionnelle, une densité de 15 à 50 % est recommandée. Cette fourchette permet d’équilibrer le temps d’impression, la consommation de matériau et la résistance. Pour les impressions fonctionnelles qui requièrent une résistance accrue, une densité de remplissage supérieure à 50 % est conseillée, 100 % étant le maximum. Cependant, des densités plus élevées augmentent le temps d’impression et la consommation de matériaux.

Dans le cas de figurines et de modèles destinés uniquement à la présentation, une densité de remplissage de 0 à 15 % est suffisante. Cela permet des impressions plus rapides et réduit la consommation de matériaux. Lors de l’impression de matériaux souples comme le TPU, toutes les densités peuvent être utilisées, mais des densités plus élevées réduiront la flexibilité.

Différentes densités de remplissage (crédits photo : Triplaxis)

Motifs de remplissage et applications pour l’impression 3D

Outre la densité de remplissage, le choix du motif a également une incidence sur les propriétés de la pièce imprimée. Les différents slicers offrent une variété de motifs, allant de simples lignes à des formes géométriques complexes. Chaque motif a ses propres caractéristiques, qui influent sur la résistance, le temps d’impression, la charge pondérale et la flexibilité. Voici quelques motifs de remplissage possibles :

• Lignes : ce motif est constitué de lignes imprimées dans une seule direction, ce qui lui confère une solidité en deux dimensions. Il convient aux impressions rapides, consomme moins de matériau et permet de conserver un poids relativement léger.

• Nid d’abeille : le motif en nid d’abeille, ou structure lattice, crée une structure visuellement attrayante ressemblant à un nid d’abeille. Il offre une résistance modérée et convient aux impressions semi-rapides tout en optimisant la quantité de matériau. Le remplissage en nid d’abeille est souvent préféré lorsque la réduction du poids est une priorité, ce qui le rend adapté aux applications aérospatiales ou légères.

• Grille : similaire aux lignes, le quadrillage est constitué de lignes bidimensionnelles imprimées sur chaque couche, ce qui lui confère une résistance bidimensionnelle. Il offre un équilibre entre la résistance, l’utilisation de matériaux et le temps d’impression. Le remplissage par grille est polyvalent et couramment utilisé lorsqu’un niveau modéré de support structurel est nécessaire.

• Triangles : le motif triangulaire se caractérise par des lignes triangulaires qui se chevauchent, offrant une résistance en deux dimensions dans le plan XY. Il convient aux impressions qui requièrent de la résistance.
• Tri-hexagone : ce motif combine des lignes allant dans trois directions dans le plan XY, créant des motifs hexagonaux avec des triangles entre les deux. Il offre une solidité en deux dimensions et convient aux impressions robustes.
• Cubique : le motif cubique se compose de cubes empilés inclinés de 45 degrés autour des axes X et Y, apparaissant comme des triangles. Il offre une excellente résistance en trois dimensions.

• Octaédrique : le motif octaédrique est similaire au motif cubique mais se matérialise par des carrés au lieu de triangles. Il offre une résistance tridimensionnelle et est visuellement attrayant.

• Gyroïde : le motif gyroïde est visuellement frappant, car il présente des courbes concaves irrégulières qui s’entrecroisent. Il offre un équilibre entre la résistance, l’utilisation de matériaux et le temps d’impression. Le remplissage gyroïde est avantageux lorsque l’intégrité structurelle est cruciale, car il offre de meilleures capacités de charge et réduit le risque de délamination.

Crédits photo : B&C Digital Fabrication Solution

Au moment de choisir le motif de remplissage approprié, il est important de tenir compte des avantages uniques de chaque motif en termes de résistance, de poids, de temps d’impression, de flexibilité et de flottabilité. Les impressions standard bénéficient généralement d’un quadrillage ou de triangles, tandis que les impressions fonctionnelles peuvent bénéficier de motifs tels que le cubique, le gyroïde ou l’octuple. Les motifs de remplissage tels que le gyroïde ou le concentrique sont idéaux pour les objets qui requièrent une grande résistance ou des capacités de charge, offrant ainsi une meilleure intégrité structurelle. D’autre part, le remplissage en nid d’abeille permet de réduire le poids de l’objet, grâce à une utilisation efficace des matériaux et à des caractéristiques de légèreté. Les motifs linéaires sont couramment utilisés pour les figurines et les modèles afin d’accélérer le processus d’impression, tandis que les motifs concentriques se distinguent lorsqu’il s’agit d’impressions flexibles, car ils offrent une résistance avec une consommation minimale de matériaux. Pour les impressions à usage général qui recherchent un équilibre entre la résistance, la vitesse et l’utilisation de matériaux, le motif de remplissage en grille est souvent un choix judicieux.

UltiMaker’s Lightning Infill : une approche intuitive

Lightning infill, une nouvelle option de remplissage, est le premier remplissage intelligent intégré nativement dans un slicer, disponible en tant qu’option open-source fournie par UltiMaker Cura, et introduit une approche unique de l’impression 3D en générant dynamiquement des supports internes basés sur la géométrie du modèle. Contrairement aux modèles traditionnels, le Lightning Infill réduit l’utilisation de filament et le temps d’impression en maintenant une structure partiellement creuse tout en fournissant un renforcement principalement sur le dessus de modèle. Bien qu’il ne soit pas conçu pour des applications de résistance ou de support de charge, ce type de remplissage offre des avantages significatifs en termes d’efficacité du filament et de prototypage rapide pour des impressions ornementales ou visuellement attrayantes. Alors que d’autres modèles de remplissage sont recommandés pour les pièces fonctionnelles ou porteuses de contraintes, le Lightning Infill s’avère précieux pour les scénarios qui privilégient la réduction de la consommation de matériaux et l’accélération de l’impression.

A demonstration of lightning infill (Photo credit: Ultimaker)

Déverrouiller la résistance, la polyvalence et la précision de l’impression 3D

Le remplissage est essentiel pour créer des pièces structurellement saines dans le domaine de la fabrication additive. Il permet non seulement d’améliorer les caractéristiques physiques de la pièce, mais aussi d’assurer le soutien et la connectivité entre les zones d’impression dans les formes complexes. Bien qu’il soit possible d’imprimer sans remplissage ou avec un remplissage réduit pour les formes simples, il est généralement nécessaire pour les pièces standard et fonctionnelles. Il assure la résistance, la structure et la répartition du poids de l’objet imprimé.

Pour obtenir une finition uniforme et éviter les marques visibles sur la surface du modèle causées par le remplissage, plusieurs ajustements peuvent être effectués. L’épaisseur de la paroi est un facteur critique, car des parois minces peuvent entraîner des marques, en particulier dans les zones supérieures du modèle. L’augmentation de l’épaisseur de la paroi ou du nombre de couches supérieures et inférieures peut contribuer à atténuer ce problème. Le pourcentage de chevauchement détermine la quantité de remplissage imprimée sur le périmètre du modèle, ce qui affecte la résistance du mur. L’ajustement du chevauchement peut réduire les marques, avec une valeur optimale d’environ 10 %.

Comprendre la relation entre la densité de remplissage, le motif de remplissage et d’autres paramètres d’impression permet aux passionnés et aux professionnels de l’impression 3D d’optimiser leurs impressions en fonction d’exigences spécifiques. En sélectionnant soigneusement les paramètres de remplissage appropriés, vous pouvez obtenir la résistance, le poids, la structure et les autres propriétés souhaités pour vos pièces imprimées en 3D.

Et vous, quel type de remplissage utilisez-vous en 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 Twitter !

*Crédits photo de couverture : Prusa