Assemblage et fixation des impressions 3D

Lors de la création de pièces imprimées en 3D à usage technique, la question de l'assemblage des pièces entre elles ou avec d'autres éléments se pose. Le collage peut être une solution, tout comme la soudure des pièces. Mais dans ce cas l'assemblage n'est pas réversible. L'assemblage par vis peut alors être envisagé. Mais l'impression 3D se prête mal à la création de pas de vis. En effet, la finesse d'un pas de vis, notamment sur les faibles diamètres, est difficile à obtenir. Se pose également la question de la résistance intercouche affaiblie par la pression de la vis. D'autres solutions existent comme les inserts métalliques. D'autres techniques d'assemblage spécifiques à l'impression 3D sont également apparues au fil de l'adoption de l'impression 3D par le secteur professionnel.

Cet article vise à réaliser un panorama des différentes possibilités d'assemblage et de fixation des pièces imprimées en 3D.

Collage des pièces imprimées en 3D

Lorsque la réversibilité de l'assemblage n'est pas attendue, le collage des pièces imprimées en 3D semble évident. Il existe d'ailleurs des colles pour l'impression 3D permettant l'assemblage de nombreux matériaux. Ceci étant cette technique d'assemblage ne sera pas suffisamment efficace sur des pièces en nylonpolypropylène ou PTFE par exemple.

Retrouvez dans le tableau ci-dessous la compatibilité de la colle cyanoacrylate avec les principaux matériaux de l'impression 3D.

compatibilite colle materiau impression 3D

Soudure des pièces imprimées en 3D

En technologie FFF les pièces imprimées en 3D sont le résultat de la superposition de plastique fondu. Pourquoi ne pas tout simplement utiliser ce principe de fusion du plastique pour assembler deux pièces ?

C'est ce qu'on appelle en anglais la technique du "welding". Pour ce faire, on utilise un filament du matériau imprimé que l'on met en rotation en haute vitesse le long de la zone de soudure souhaitée. Une mini perceuse est l'outil idéal. La rotation à haute vitesse provoque un échauffement du filament et de la zone à souder. Le filament mis en rotation au niveau du mandrin de la perceuse se dépose entre les deux pièces et permet ainsi une jonction.

Découvrez cette technique à travers le tutoriel du Guëro Loco ci-dessous :

Utilisation d'inserts métalliques

L'utilisation de vis est une solution idéale pour les assemblages réversibles. Malheureusement l'impression 3D se prête mal à la réalisation de pas de vis. Tout d'abord il est difficile d'obtenir la finesse de pas de vis souhaitée. Par ailleurs les vis créent une pression qui risquent fort de faire rompre la pièce.

Pour pallier à ce problème la meilleure solution est d'utiliser des inserts métalliques. L'insert est un fût, souvent en laiton, moleté en extérieur et avec au centre un pas de vis. Les inserts peuvent être insérés à force manuellement ou au marteau ou encore insérés à chaud.

On utilise un fer à souder qui chauffe l'insert et exerce une légère pression pour l'enfoncer dans le logement qui aura été modélisé. Les inserts métalliques, disponibles en différents formats (M3,M4, M5, etc) peuvent présenter une platine en surface. Cet épaulement permet de bloquer l'avancée de l'insert de la pièce. En contrepartie la platine restera en surface de la pièce. Il est toutefois possible de modéliser un alésage des dimensions de la platine afin que celle-ci s'efface une fois insérée.

Insert impression 3D

Modélisation pour l'insertion de visserie métallique

Il est possible de tirer partie des possibilités de l'impression 3D pour assurer des fixations métalliques, durables et réversibles, à travers l'utilisation de visserie pour l'impression 3D.

Cette pratique est particulièrement utilisée pour l'assemblage des imprimantes 3D de type Prusa. Deux types de visserie sont principalement utilisés :

  • les écrous carrés
  • les vis à tête hexagonale

Dans le cas des écrous carrés on modélisera un fourreau qui accueillera l'écrou. Ce fourreau de forme carré lui aussi empêche la rotation de la vis lors du serrage :

fixation 3D par écrou carré

Dans le cas des vis à tête hexagonale, on modélisera un alésage de forme hexagonale pour empêcher la vis de tourner lors de la rotation de l'écrou :

fixation 3D par vis à tête hexagonale

Utilisation de vis dans des fûts lisses

Lorsque l'assemblage ne nécessite pas de réversibilité, il est possible d'utiliser des vis classiques. On modélisera des fûts lisses, sans pas de vis. C'est la vis qui taraudera le plastique.

Ce type d'assemblage n'est pas ou peu réversible car la vis abime le plastique. A force de vissage-dévissage la pièce en plastique va se détériorer fortement.

Dans la vidéo ci-dessous, le youtubeur bentek réalise des tests avec différentes vis, dans des alésages aux dimensions variées.