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Filament ABS

Kymaro

Etude sur le taux de remplissage.

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@thot-aime Je suis complètement de ton avis. De la même façon, bâtir un plan d'expérience me parait irréaliste également compte tenu de la non répétabilité qu'aurait ces test compte tenu des paramètre complètement exotiques de chaque machines et localisations géographiques (T°, humidité etc...). De plus, une chose qui n'a pas été mentionnée sauf erreur de ma part est la direction d'impression des pièces en fonction des sollicitations mécaniques ie : on ne fera pas travailler une pièce en cisaillement dans une direction parallèle au dépôt des couches mais plutôt perpendiculairement pour faire travailler une section résistante de l'extrusion plutôt qu'une interface collée entre couches.

Je ne tiens pas a dévaluer ni critiquer les essais qui ont été fait, c'est tout de même très intéressant et du bon boulot à été fait.

Ce qui m’intéresserai serait une étude du fluage sous charge du PLA/ABS (ie : le cas de la perte de serrage sur une pièce plastique en "sandwich entre deux écrous/rondelles" et du couple de serrage optimal sur différents infill et épaisseur de coques.).

Si des choses ont déjà été faites je suis preneur.

Cordialement,

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En effet

Le 23/09/2016 at 13:33, La Bidouille a dit :

Il faut prendre en compte l’épaisseur de chaque couche car cela influe directement sur le nombre de croisements des couches entre autre pour le top et le bottom

Pour une épaisseur de 0.8 en 0.2 il y aura 4 couches croisées ... en 0.3 ... plus que 2....l'on peut imaginer en 0,1 (c'est le principe du tissage en quelque sorte)

indépendamment de l'architecture de la structure intérieure les parois ont une très grosse importance dans les phénomènes de torsion... étirement et pliage jusqu’à rupture.

Le sens de la contrainte à aussi sont importance puisque les "murs" verticaux ne sont pas du tout "construit" de la même façon que la base et le sommet (de plus certains slicer ne font pas le même motif pour les murs extérieurs parallèles ... zigzag ... les 2 ...)

pas si simple en effet de tirer des conclusions ... mais plutôt des tendances .

Modifié (le) par La Bidouille

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Bonjour,

c'est surtout le principe du contre-plaqué... :-)

 

Je comptait faire un test de contrainte de serrage pour voir de combien le pla flux, mais comme je travail en pleine matière (voir mon post précédent) cela aura vraisemblablement des résultats positifs. je vous tiendrais au courant. (je pensais à 50-100N sur une semaine. on verra bien les résultats)

Les slicers et leur méthodes d’évidement ont été fait pour des objets "déco" et non mécaniques, privilégiant la tenue "relatives" de la pièce ainsi que le retrait "uniforme" de l'ensemble. Méthodes arbitraire à proscrire pour des pièces un minimum sollicitées (pour info : un boulon assemblant deux pièces est une sollicitation mécanique...)

Je me suis heurté à des problèmes de retrait critiques du fait de la géométrie de mes pièces (je ne suis pas spécialiste de l'injection plastique et j'ai suivi bêtement les info glanées ici et là sur l'absence de retrait du fait du couche par couches et du refroidissement instantané de la zone extrudée... mais il n'en est rien!)

Il est clair que pour des pièces mécaniques il faut se conformer aux règles de l'art de ce domaine pour la conception (ep. constantes, contre-dépouilles etc. ) plus quelques autres que je dois encore mettre en évidence (géométrie et stratégie de forme en fonction de l'orientation et de l'effet du couche-par-couche).

Je comprend maintenant pourquoi les pièces de structure des reprap sont de "grossiers" blocs massifs... c'est pas par facilité mais par obligation qu'ils font des cubes percés bien massifs (à 30% de remplissage)  et donc longues à imprimer et non de belles pièces nervurées pour rentabilisé les couts matières et le temps...

 

Pour exemple, sur un disque nervuré hauteur 15mm (6 branches de profil triangulaire largeur 6 ep 4) comme une jante de vélo,  ø130ext et ø60 intérieur, j'ai un défaut de planéité de 0.5mm, entre le ø60 et le ø130 DE LA FACE SUR LE PLATEAU... c'est donc un retrait après décollage... ma stratégie originelle étant de privilégier le temps d'impression et le cout matière, (et les retracts à cause de ma tête capricieuse) mais je vais devoir revoir ma copie.

J'ai passé la pièce à la toile pour enlever la surépaisseur au centre, et je reviens à 0.04mm de planéité après pas mal de temps... (toiles  émeri à grain dégressifs posées sur le marbre, pour les curieux:) Je ne pourrai de toute façon pas utiliser cette pièce mais je voulais savoir si c’était possible de descendre en dessous du 1/10 sur ce type de pièce (imprimé en rapide couches de 0.33 mur de 0.5mm - 40min, mode perso) : done!;)

 

Tout ça pour conclure que les slicers ne sont pas conçus pour tenir compte des contraintes mécaniques finales des pièces et qu'il faudrait s'en extraire pour essayer de robustifier mécaniquement l’évidement et la décomposition en couches au niveau des pièces (évidement intégré à la conception et impression à 100% de remplissage) : dans cette perspectives seul le croisement à 90° des couches est "figé" et non contournable. seul le 90° est figé car suivant l'orientation des pièces sur le plateau l'angle change car finalement le croisement se fait toujours à 45° par rapport au plateau. donc on peut orienter les plaques suivant la sollicitation!

Dans cette configuration on se retrouve dans le cas de figures des construction en contreplaqué bois usinées (bloque multipli usiné ensuite dans la masse), la littérature devrais être disponibles sur ces sujets. Une méthode consisterai à produire des plaques de contreplaqué PLA de 2-3-5-10-20 couches et d'étudier les caractéristiques mécanique de cette structure simple (module d'young, limite rupture, limite élastique, à voir si la limite de traction en délaminage est judicieuse pour les adeptes du collage).

Ensuite suivant les résultats ça nous donnera des infos à corréler avec les études existantes sur le contreplaqué (en marine, ça à forcement du être étudié), ou (je suis optimiste) intégrer dans les matériaux custom des logiciel de RDM... mais là je suis un bisounours!

 

Je suis d'ailleurs curieux de savoir si une pièces composée de plusieurs plaques (imprimées plates) distinctes pressées sur un moule de forme et ensuite passée au four (pour solidariser les différentes plaques) donnerai comme résultats pour le fun (méthodes de fabrication des ailes d'avion et coques de bateau).

 

Mais je persiste et signe tout de même dans mon objectif de faire des pièces nervurées, élégantes, résistantes et "design" (c'est relatif, hein...)

astalavistabyebye!

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Hello

il y a 43 minutes, thot-aime a dit :

Tout ça pour conclure que les slicers ne sont pas conçus pour tenir compte des contraintes mécaniques finales des pièces et qu'il faudrait s'en extraire pour essayer de robustifier mécaniquement l’évidement et la décomposition en couches au niveau des pièces (évidement intégré à la conception et impression à 100% de remplissage) : dans cette perspectives seul le croisement à 90° des couches est "figé" et non contournable. seul le 90° est figé car suivant l'orientation des pièces sur le plateau l'angle change car finalement le croisement se fait toujours à 45° par rapport au plateau. donc on peut orienter les plaques suivant la sollicitation!

Sur des slicer "un peu evolués" l'on peut jongler avec quasiment tous les paramètres internes à la structure souhaitée (la liste est trés longue)

exemple :

les angles donnés au couches

2016-10-20 12_54_00-FFF Settings.jpg

L'ajout de couches pleines toutes les n couches

2016-10-20 12_54_14-FFF Settings.jpg

bien sur la forme des remplissages

2016-10-20 12_54_37-FFF Settings.jpg2016-10-20 12_54_51-FFF Settings.jpg

 

etc ...etc ...

Faire une table de vérité est une tache insurmontable (à mon niveau) en ajoutant les différents type de filaments

bon courage ;)

Modifié (le) par La Bidouille

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sympa comme réglages, mais je suis resté sur CdB... :S donc pas possible.. je me cantonne à modifier le XML de CdB.(vu mes problèmes de claquages, c'est 10x plus galère avec un autre slicer)

mais comme je n'ai pas de soucis avec solidworks, je préfère intégrer tout ça "en dur" dans la pièce du coup.

Je pense que je vais rester sur mes pièces identiques à l'injection pour commencer, mais sur ma prochaine imprimante (conçu et fabriquée perso de A à Z, ramps1.4 et repetier je verrai pour ce type de détails).

ça aura au moins l'avantage de pouvoir être transposé sur toutes les imprimantes et slicer (ep. de couche + remplissage à 100% et température de fil) quitte à donner les STL des pièces pour tester par d'autres.

c'est quel logiciel dans ton exemple?

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salut,

 

juste pour dire que j'ai un essai en cours sur la compression : simulation de serrage de deux pièces en pla par vissage.

 

j'ai fait simple. 

un cylindre diam 20 avec perçage diam 6.

3mode d'impression sans remplissage.

-pièce 1.  couches ep. 0.33 mur 0.8

- piece 2. couches ep. 0.33 mur 0,5

- piece 3. couche ep. 0,15mm mur 0.5

assemblage simple via un ressort de compression appliquant une force de 100Newtons sur les deux surfaces dessus-dessous du cylindre (via rondelles).

 

résultat. 

après 1 semaines :

- pieces 1 et 2 : perte de 5%

- pièce 3 : pas de perte

 

ccl. fine couche -> plus de matière -> plus tassé -> moins d'espace à combler lors de la compression -> plus résistante 

(principe de l'éponge sèche VS éponge humide...)

jusqu'ici ça reste logique..

je laisse en charge pour voir ce que ça donne sur le long terme...

 

bientôt (quand j'aurai un peu de temps libre le midi au taf) test dynamique et analyse de la raideur des pièces en PLA. (juste pour le fun)

des pièces remplie n'auraient donné que de très faibles deformations et a long terme.je test les ep de couches d'abord.

la suite au prochain numéro.

 

astalavistabyebye.

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je reviens ici, après une très longue interruption, je me suis donné d'autres priorités, mes tirelires pour cadeaux de noël et ma maquette pour le bureau...)

j'ai terminé de casser toutes mes éprouvettes, la première série de tests où le paramètre variable était le taux de remplissage. je poste quelques photos, et je présenterai mes résultats chiffrés dans les jours qui viennent, le temps de les mettre en forme. je réfléchis encore à la meilleures manière de les mettre en forme.

 

20170129_215625_resized.jpg

20170127_200134_resized.jpg

20170127_174212_resized.jpg

20170127_202314_resized.jpg

20170127_200232_resized.jpg

20170127_202421_resized.jpg

Modifié (le) par oscar2000

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ci dessous un tableau récapitulatif de mes résultats (abs de chez filament-abs.fr).

la variable était ici le taux de remplissage, de 5 à 80 %. la masse volumique ne varie pas de façon linéaire avec le taux de remplissage, en effet, la masse volumique varie de 35 à 80 % de celle du plastique injecté.

j'ai dessiné à la main l'éprouvette en perspective pour montrer la direction des couches successives ainsi que l'orientation du remplissage interne.

le tableau de valeurs est brut, sans traitement, sans élimination des valeurs surprenantes, qui sont peut être dues à des facteurs ou circonstances de production qui m'ont échappées... les éprouvettes ont été produites 6 par 6, en ligne.

je laisse chacun examiner ce tableau et en tirer ses propres conclusions. pour ma part, je remarque que les 2 premières colonnes, qui correspondent aux éprouvettes produites debout sont clairement moins performantes que les éprouvettes produites couchées, environ 2 fois moins performantes. également, les 4 séries d'éprouvettes imprimées à plat ont grossièrement le même ordre de grandeur de résistance à la rupture pour les différentes masses volumiques, qui est lui même à peu près proportionnel à la performance théorique de l'abs injecté, au coefficient du rapport des masses volumiques près.

on aurait presque envie de refaire une série de 6 éprouvettes avec une masse volumique de 0,9 pour compléter le tableau, je ne sais pas si je le ferai... je pense que je vais plutôt faire une série d'éprouvettes en faisant varier la température d'impression de 200 à 260 degrés, de 10 en 10...

20170203_215201_resized.jpg

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Invité

Super comme étude. Cela confirme que plus le remplissage est élevé plus c'est résistant. Ainsi que le sens des couches par rapport à la contrainte (horizontale ou verticale) avec une variation du simple à plus du double. Par contre je suis presque surpris du faible écart de résistance à 80% selon l'orientation du maillage et de la face d'impression. Le palier de 30-35% à l'air de se retrouver lui aussi.

Par contre si tu refait quelques essai il serait peut-être intéressant d'essayer avec un remplissage à 100% sur une seule orientation (4 ou 5 ème) pour voir si c'est encore plus résistant et l'écart avec du plastique injecté.

En tout cas beau boulot !

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Les résultats sont vraiment très intéressants: on voit que si la pièce est bien orientée par rapport à la contrainte, le gain en résistance entre une pièce à 50 et une autre à 80% d'infill est assez faible.

"Recuire" ses impressions apporte pas mal de résistance apparemment, en tout cas pour le PLA:

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tircown, attention ne nous méprenons pas :

de 50 à 80 % de remplissage, on augmente de 60 %

en masse volumique, on passe de 0,72 à 0,82 g/cm3, soit une augmentation de 14 %

et en résistance à la rupture, on augmente en fonction des différentes colonnes, de 10 %, 21 %, 28 %, 13 %, 0 % et -2 %... c'est à dire que la résistance est en gros proportionnelle à la masse volumique, proche de 14 %...

les masse volumiques ont été établies avec une grande précision : les 6 éprouvettes de même taux de remplissage pesées en même temps sur un pèse lettre, et divisé par 72 (6 éprouvettes de 12 cm3), je suis assez précis sur la masse volumique : à 0,01 g/cm3 près, c'est bon, précision de 1,5 à 3 % en fonction des séries pesées.

sur les résultats des résistances, durant mon expérience, j'ai utilisé un bâton gradué tous les cm et je reculais ma bouteille d'eau cm après cm, je n'ai pas testé les 5 mm entre 2 graduations. on voit sur le tableau excel que 1 cm de bras de levier supplémentaire, c'est 11 kg/cm2 de résistance en plus donc mon tableau final, il est bon à 10 kg/cm2 près, précision de 2,5 à 7 % en fonction des éprouvettes. c'est déjà moins précis, mais pour moi, on peut déjà dégager une tendance...

évidemment, ce qui a pu perturber également les résultats , c'est mon protocole d'essai : je suspend ma bouteille d'eau sur une graduation de mon bâton, j'enfile le bâton dans mon support rose, je lâche tout doucement le bâton, j'attends une à deux seconde, et je reprends en main le bâton, je sors le bâton du support rose, je déplace la bouteille d'eau sur la graduation suivante et ainsi de suite jusqu'à la rupture... 10 à 15 mesures pour chaque éprouvettes, des centaines d'essai en tout. peut être parfois j'ai relâché un peu trop brutalement, provocant une secousse inopportune qui déclenche une rupture prématurée ? ...

à mon avis, il faut surtout retenir les tendances en gros...

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je suis tombé sur ça par hasard :

fe8e2fd0-f4e7-43d3-8806-308eb34a3017_dat

il y a un essai de traction et un essai dynamique au mouton de charpy et un essai de flexion, visiblement avec un vrai laboratoire, pas un truc fait à la va vite dans une cuisine...

essais réalisés avec un remplissage de 100 %, le document s'adresse à ceux qui savent le lire.

____________________________________________________

recoller les deux bouts du lien :

https://www.3dhubs.com/image-server/production/

fe8e2fd0-f4e7-43d3-8806-308eb34a3017_datasheets-abs.pdf

je ne sais pas pourquoi ça n'a pas fonctionné...

 

Édit modération : merci de penser à la fonction édit ;-)

Modifié (le) par oscar2000

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Merci Kimaro pour cette étude très intéressante, je vais devoir baisser mon taux de remplissage...du coup, je vais gagner en temps d'impression 👍

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Le 04/07/2016 at 11:08, Phoenix a dit :

Merci pour le partage de  cette intéressante étude qui nous concerne tous.

Bonjour, dans le cadre de mes études j'ai décider de réaliser des compression d'éprouvettes de PLA imprimées en 3D pour savoir s'il y avait un taux de remplissage privilégié. J'ai voulue vous partager mes résultats, le sujet est un peu long mais j'espère qui vous intéressera ;).

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