8 conseils de design pour l'impression 3D SLA

La stéréolithographie (SLA) est une technologie d’impression 3D basée sur la résine qui utilise un laser UV pour polymériser sélectivement la résine photopolymère liquide couche par couche. La SLA se distingue par sa capacité à produire des pièces avec des détails extrêmement fins, des surfaces lisses et des tolérances serrées — nécessitant souvent peu ou pas de post-traitement. Elle est compatible avec divers matériaux, y compris des résines à usage général, des résines haute température et des options transparentes.

Ces propriétés rendent cette technique idéale pour le prototypage, les modèles-mères pour le moulage, les modèles dentaires, les petits composants mécaniques et les pièces avec un design esthétique. Cependant, les pièces SLA sont généralement moins stables aux UV que celles fabriquées avec des procédés à base de thermoplastiques.

Nikolaus Mroncz

Responsable de l’ingénierie des ventes chez Xometry

Il est bon de garder à l’esprit que, malgré l’excellente qualité de surface, les pièces SLA ont leurs limites. Avec le temps, l’exposition à la lumière du soleil peut les rendre cassants, et les pièces de couleur plus claire – en particulier les blanches ou les transparentes – peuvent jaunir. Bien que vous puissiez appliquer une fine couche de revêtement transparent pour réduire cet effet de vieillissement, il existe des conseils de design utiles à partager pour obtenir des résultats nets, diminuer les échecs et tirer le meilleur parti de ce que la SLA a à offrir.

1. Respecter les tailles minimales des éléments pour le SLA

Bien que l’impression 3D SLA excelle dans les détails fins, les éléments extrêmement petits peuvent néanmoins entraîner des problèmes lors de la production. Les broches trop fines peuvent se fragiliser, les rainures étroites peuvent être mal définies et les petits trous risquent de se boucher en raison de l’accumulation de résine pendant le processus d’impression. Ces défauts résultent souvent du fait de pousser la géométrie en dessous des limites fiables.

Règle empirique :

Maintenir un diamètre de broche fiable minimal de 1 mm.
Une taille de rainure minimale de 0,5 mm est recommandée, mais plus elle est grande, mieux c’est.
Maintenez une taille minimale d’élément imprimable de 0,2 mm.

2. Concevoir des épaisseurs de paroi appropriées

L’épaisseur de la paroi est un des facteurs les plus cruciaux dans le design d’impression 3D SLA. Des parois trop minces peuvent fragiliser les pièces voire même se casser pendant l’impression. D’un autre côté, des parois trop épaisses entraînent un gaspillage de matériau et certains défauts tels que le gauchissement.

En outre, les parois d’épaisseur non uniforme refroidissent à des vitesses inégales, ce qui amène les sections fines à se solidifier plus rapidement que les sections épaisses. Cela signifie que les parois doivent être correctement dimensionnées et que leur épaisseur doit être maintenue de manière uniforme sur tout le profil pour éviter la fissuration,

Les parois non soutenues, qui présentent un risque plus élevé de gauchissement ou de rupture, devraient être plus épaisses. Elles peuvent aussi être conçues avec des congés à la base pour améliorer leur résistance mécanique. Les parois supportées sont moins sujettes au gauchissement, ce qui leur permet d’être plus minces, mais une limite doit être respectée.

Règle empirique :

Maintenez l’épaisseur minimale recommandée de 0,6 mm pour les parois non supportées.
Maintenez l’épaisseur minimale recommandée de 0,4 mm pour les parois supportées.

3. Tenir compte des tolérances SLA pour les pièces d’assemblage

Bien que l’impression 3D SLA permette d’obtenir une grande précision, il est essentiel de prendre en compte les tolérances lors du design des pièces. Prenez en compte les tolérances et le retrait pendant le durcissement.

C’est le seul moyen de respecter des tolérances serrées et de garantir le bon fonctionnement des pièces. Un jeu adéquat doit être conçu entre les pièces d’assemblage pour éviter qu’elles ne fusionnent lors de l’impression. Cela facilite également l’assemblage sans accroc des pièces.

Règle empirique :

Garantissez des jeux minimaux de 0,5 mm entre les pièces amovibles et l’assemblage.
Utilisez un jeu de 0,1 mm pour un ajustement serré.

4. Évider les pièces SLA pour économiser de la résine en toute sécurité

La SLA peut produire des pièces entièrement solides, mais dans de nombreux cas, une pièce creuse permet de réduire la consommation de matériau et le temps d’impression. Cependant, les sections creuses doivent être conçues avec soin pour maintenir l’intégrité structurelle et éviter les problèmes d’impression les plus courants. Les parois minces ou les cavités entièrement closes peuvent piéger de la résine non polymérisée à l’intérieur de la pièce, entraînant des déséquilibres de pression internes qui peuvent provoquer des fissures ou même la défaillance de la pièce. De plus, les formes creuses ou concaves imprimées face vers le haut sur la plateforme de fabrication peuvent créer un effet de succion contre le bac de résine, ce qui peut entraîner le détachement de la pièce pendant l’impression.

Pour éviter ces problèmes, incluez toujours des trous de drainage pour permettre à l’excès de résine de s’échapper et minimiser ainsi les forces de succion. Pour les éléments entièrement clos comme les sphères ou les cavités, envisagez de remplir l’espace creux ou de placer au moins un trou de drainage dans chaque section creuse.

Règle empirique :

Maintenez une épaisseur de paroi minimale de 2 mm pour les sections creuses.
Les trous de drainage devraient avoir un diamètre minimal de 3,5 mm.
Incluez au moins un trou de drainage par section creuse.

5. Arrondir les angles internes et externes

Les angles et les arêtes vives sur les pièces augmentent les concentrations de contraintes. Cela augmente les risques de formation de fissures et de défaillance finale des pièces. Arrondir les angles internes et externes permet de répartir uniformément les contraintes dans la structure. Réalisez des rayons aussi grands que possible pour favoriser une distribution efficace des contraintes dans les pièces imprimées en 3D SLA.

Règle empirique :

Visez un rayon minimal d’environ 0,5 mm pour les angles.
Le rayon d’un angle interne devrait être d’au moins la moitié de l’épaisseur de la paroi associée.
Le rayon des angles externes devrait être d’au moins 1,5 fois l’épaisseur des parois associées.

6. Ajouter du texte et des marquages clairs

Le technique de SLA convient bien pour l’ajout de petits logos, de petites étiquettes ou de textes fonctionnels directement sur la surface de la pièce. Le texte en relief ou gravé qui est trop fin peut perdre en contraste ou devenir illisible en raison d’un trop grand durcissement ou d’un épanchement de résine.

Pour garantir la lisibilité, le texte doit avoir une profondeur ou une hauteur suffisante pour supporter un léger lissage de surface tout en restant net et visible sur la pièce finale.

Règle empirique :

Les éléments en relief doivent avoir au moins 0,5 mm de hauteur et 0,4 mm de large.
Les éléments gravés nécessitent une profondeur minimale de 0,5 mm et une largeur de 0,5 mm.
Taille de police minimale : hauteur de caractère de 1 mm, mais 2 mm ou plus recommandé.

7. Minimiser et placez des supports de manière stratégique

Les structures de support sont découragées dans le design SLA car elles laissent des marques sur les pièces.

Cependant, il existe des cas où elles sont nécessaires, comme pour les parois et les surplombs. Les structures de support sont faciles à ajouter puisque la plupart des outils de découpe peuvent détecter leurs emplacements appropriés.

N’ajoutez pas de structures de support inutilement. Si des structures de support sont nécessaires, respectez la longueur et l’angle minimaux recommandés pour ces éléments. Dépasser les limites peut entraîner la rupture des éléments en surplomb pendant le décollement.

Règle empirique :

Les surplombs non supportés ne doivent pas dépasser 2 mm de longueur et doivent avoir un angle minimal de 30°.
Placez des supports sous les surplombs, les ponts et tout élément susceptible de se déformer ou de perdre sa forme en raison d’un manque de support pendant l’impression.
Utilisez des points de contact plus petits pour le support afin de réduire les marques sur la pièce finie.

8. Orienter les pièces pour minimiser les supports et améliorer la finition.

En impression 3D SLA, l’orientation des pièces influence le succès de l’impression, la résistance mécanique et la visibilité des marques de support. Des pièces bien orientées sont plus faciles à imprimer, nécessitent moins de supports et sont moins sujettes aux défaillances comme le gauchissement, les problèmes d’aspiration ou une faible adhérence. Orienter les pièces en angle aide également la résine à s’écouler plus uniformément de la surface et réduit le risque de formation de tasses ou d’accumulation de contraintes internes.

Règle empirique :

Positionnez les pièces pour réduire les surplombs qui nécessitent un support.
Évitez les grandes surfaces planes parallèles à la plateforme de fabrication.
Inclinez la pièce entre 30° et 45° pour favoriser l’adhérence et réduire les contraintes d’impression.

Éviter les ruptures en cuvette dans le design SLA

Un problème courant spécifique au processus d’impression SLA inversé est la rupture en cuvette. Cela se produit lorsqu’un élément creux ou concave — telle qu’une poche en retrait ou une cavité close — est orientée vers le bas, en direction du bac de résine. Au fur et à mesure que la pièce est détachée du bac de résine couche par couche, la cavité peut piéger de l’air ou de la résine non polymérisée, créant un effet de succion.

Cette différence de pression peut entraîner une rupture, où la pression interne provoque l’éclatement d’une paroi vers l’extérieur pendant l’impression. Dans les cas graves, la rupture en cuvette peut endommager la pièce, le bac de résine, ou même provoquer des déversements de résine à l’intérieur de la machine.

Pour réduire le risque :

Évitez les géométries de type tasse avec des ouvertures face vers le bas.
Ajoutez des trous de drainage pour ventiler les volumes clos.
Réorientez les pièces de manière à ce que les surfaces creuses ou concaves ne soient pas directement orientées vers le bac.

Guide de référence des spécifications d’impression 3D SLA

Le tableau ci-dessous offre un résumé rapide des spécifications de design pour l’impression 3D SLA chez Xometry pour divers éléments de pièces. Toutes ces spécifications sont vitales à prendre en compte pendant la phase de design pour obtenir des impressions de haute qualité.

Spécifications	Détails
Volume de fabrication maximal	Standard : 145 × 145 × 185 mm Industriel : 736 x 635 x 533 mm
Épaisseur minimale de l’élément	0.20 mm
Épaisseur minimale de paroi recommandée	0,4 mm (parois supportées), 0,6 mm (parois non supportées)
Épaisseur de couche	20 à 100 microns (selon l’imprimante)
Tolérance générale	±0,5 % (±0,2 mm) (Standard) ±0,5 % (±0,15 mm) (Industriel)

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