Pièces en PLA sans colle : un assemblage japonais en C bat la queue d’aronde
Des chercheurs ont testé trois types d’assemblages emboîtables pour mesurer leur effet sur la résistance des pièces en PLA. Verdict : la forme et la taille de la jonction pèsent lourd dans la balance.
Et si vous pouviez assembler des pièces imprimées en 3D sans colle, sans vis et sans autres fixations ? Des chercheurs irlandais se sont inspirés de la menuiserie traditionnelle japonaise pour voir comment des composants plastiques emboîtables pourraient le permettre. Mieux encore : certains slicers automatisent déjà cette tâche pour vous.
Un savoir-faire emprunté à la menuiserie
Dans une étude tout juste publiée dans la revue Results in Engineering, des chercheurs de l’University of Galway et de l’Atlantic Technological University ont testé trois types d’assemblages pour des pièces en PLA imprimées en 3D. Tous trois s’inspirent de la menuiserie japonaise : en queue d’aronde, en C et en T.
Avec une Prusa MK4 et du filament PLA, l’équipe a produit 135 assemblages d’essai. Elle a fait varier les dimensions et les angles des assemblages, ainsi que le nombre d’éléments d’emboîtement. Les éprouvettes ont été imprimées avec une hauteur de couche de 0,2 mm et un remplissage de 100 %. Elles ont ensuite été soumises à des essais de traction pour mesurer la force qu’elles pouvaient supporter.
L’assemblage en C s’est révélé le plus résistant des configurations testées. Une version avec un col de 5 mm d’épaisseur a atteint une résistance à la traction de 7 MPa, devant les modèles en T et en queue d’aronde.
Fait intéressant, plus grand ne veut pas forcément dire meilleur. Quand l’épaisseur du col est passée à 7 mm, la résistance à la traction a même diminué. L’ajout d’éléments d’emboîtement a lui aussi donné des résultats contrastés : certains assemblages en ont profité, d’autres ont été fragilisés.
L’assemblage en C avec un col de 5 mm s’est révélé le plus résistant, avec une résistance à la traction de 7 MPa. Cela ne représente toutefois que 15,8 % de la résistance d’une éprouvette en PLA d’un seul tenant, sans jonction.
Il y a cependant un bémol de taille. Même l’assemblage le plus résistant n’a atteint qu’environ 16 % de la résistance à la traction d’une éprouvette en PLA d’un seul tenant, sans jonction, qui culminait à 44,4 MPa.
Pour les passionnés d’impression 3D, ces travaux offrent des pistes utiles pour concevoir des objets modulaires, des pièces remplaçables et des assemblages sans quincaillerie supplémentaire. Pour réaliser des assemblages en C, il vous faudra toutefois un logiciel de CAO. La plupart des outils automatisés ne proposent pas encore cette forme.
Votre slicer sait déjà faire des queues d’aronde
Vous avez envie d’expérimenter les assemblages emboîtables ? Certains des outils nécessaires sont déjà intégrés aux logiciels d’impression 3D les plus courants. PrusaSlicer, OrcaSlicer et Bambu Studio proposent tous un mode de découpe en queue d’aronde. Quand vous divisez un modèle en pièces imprimables, il génère automatiquement les jonctions correspondantes. Côté Cura, une fonction similaire est accessible via des plugins tiers.
En revanche, les outils de découpe automatique de modèles, de plus en plus populaires, comme Meshy, Tripo et ModelSplitter, se limitent à des jonctions bien plus simples, par goujons ou chevilles, qui nécessitent de la colle.
Les assemblages en C et en T de l’étude, c’est une autre histoire. Ces géométries ne figurent pas encore parmi les options standard des logiciels de découpe de modèles les plus courants. Les amateurs doivent donc les modéliser eux-mêmes dans un logiciel de CAO. À terme, ces travaux pourraient aider les développeurs à créer des outils plus poussés pour générer des assemblages. Les utilisateurs pourraient alors choisir leurs jonctions selon leur facilité de montage, mais aussi selon leur résistance mécanique.
Les assemblages inspirés de la menuiserie japonaise ne sont pas près de remplacer toutes les vis de vos projets imprimés. Mais cette étude offre des leçons de conception intéressantes à tous ceux qui veulent créer des pièces qui s’emboîtent.
À lire également :
Licence : Le texte de l'article "Pièces en PLA sans colle : un assemblage japonais en C bat la queue d’aronde" écrit par All3DP est publié sous la licence Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).