Enfilage de pièces imprimées en 3D : comment utiliser la chaleur

Nous pouvons rendre nos pièces imprimées en 3D encore plus performantes lorsque nous commençons à les mélanger avec des « vitamines mécaniques » essentielles. En combinant des impressions avec des vis, des écrous, des attaches et des broches, nous obtenons un riche écosystème pour la fabrication de mécanismes avec des capacités au-delà de ce que nous pourrions simplement imprimer seuls.

Aujourd'hui, j'aimerais partager quelques conseils sur l'une de mes techniques d'impression 3D fonctionnelles préférées : l'ajout d'inserts thermofixés. En tant que personne qui les installe manuellement dans des pièces en plastique depuis des années, je pense que de nombreux guides négligent certains détails de processus cruciaux pour obtenir des résultats cohérents.

Ne fais pas d'erreur; il existe déjà une poignée de guides d'insertion [1, 2]. (En fait, je vous encourage à y chercher d'abord pour un bon départ.) Au fil des années cependant, j'ai ajouté mon propre mouvement de finition (rien d'exotique ni de difficile) que j'appelle la technique Plate-Press qui me donne un une amélioration majeure de la cohérence.

Rejoignez-moi ci-dessous pendant que je comble les lacunes dans les connaissances (et quelques-unes aussi) pour vous renvoyer au laboratoire équipé d'une technique qui vous donnera des inserts parfaitement placés à chaque fois.

Les inserts thermofixés sont des pièces de stock qui ajoutent des filetages à une pièce en thermoplastique. Étant donné que l’impression 3D repose sur le plastique suintant des buses, littéralement tous les matériaux imprimés en 3D correspondent à la définition du thermoplastique – ils fonctionneront donc tous ! En ce qui concerne les techniques d'appariement, c'est presque comme si ces inserts étaient faits l'un pour l'autre ! (Hélas ; ce n’était pas le cas, mais heureusement, le plastique moulé par injection a fait de ces pièces une marchandise.)

Les inserts thermofixés fonctionnent en ramollissant le matériau environnant au fur et à mesure de leur installation. Une fois installé, le retrait de la source de chaleur provoque la resolidification de ce plastique fondu autour de la fonction moletée des inserts, le maintenant ainsi en place. Pensons à ce processus en termes de transfert de chaleur. Les trous d'installation sont plus petits que les inserts eux-mêmes (ils sont sous-dimensionnés), nous ne pouvons donc pas installer les inserts à la main. Au lieu de cela, nous chauffons d'abord l'insert, puis conduisons cette chaleur dans le matériau environnant de telle sorte que le trou se déforme, s'adaptant à la forme plus grande de l'insert.

Au fil du temps, la chaleur est transférée de l'outil d'insertion, à travers l'insert à partir de la surface de contact, et enfin vers l'extérieur dans notre pièce imprimée en 3D, où elle se dissipe. Plus le temps passé à insérer la pièce est long, plus la chaleur doit voyager dans la pièce où elle peut déformer les zones environnantes de la pièce. Dans la fabrication à grande échelle, ce processus est effectué à la machine. Dans notre cas, cependant, nous installons à la main, nous devrons donc garder notre timing à l'esprit. Enfin, n'oubliez pas que lorsque nous installons l'insert, nous déplaçons le plastique fondu pour laisser de la place à l'insert thermofixé. Ce plastique déplacé doit aller quelque part et il finit généralement en bouillie au fond de l'insert.

Nos outils ne doivent pas nécessairement être chers. J'utilise un insert « pointe d'installation » combiné à un fer à souder économique de 40 W d'Amazon sans aucun contrôle de température. Ces « pointes d'installation » ne sont pas particulièrement spéciales, mais contrairement aux pointes de fer à souder, elles ne sont pas coniques. L’utilisation d’une pointe sans cône facilite le retrait de la pointe une fois l’insert installé.

Vous pouvez trouver des encarts sur McMaster-Carr (réf: 92160a115) ou sur Tindie. (J'avoue que j'utilise celui de McMaster-Carr pour les inserts 4-40 et M2.5, mais aussi avec les inserts M3, M4 et M5 sans aucun problème !)

Je déconseille fortement d'utiliser une panne de fer à souder vanille pour la raison suivante. La plupart de ces pointes sont effilées. Si nous utilisons une panne de fer à souder conique, nous risquons de coincer la pointe du fer dans l'insert. N'oubliez pas : le métal se dilate lorsqu'il chauffe et se contracte lorsqu'il refroidit. Lorsque nous installons l'insert métallique dans la pièce imprimée, nous dissipons la chaleur de l'insert vers la pièce, ce qui provoque un léger refroidissement de l'insert chauffé et une contraction autour de la pointe du fer. Le résultat net est que lorsque nous essayons de retirer la pointe du fer, l’insert vient avec ! J’imagine que ce scénario s’apparente à un piège à doigts chinois.