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Quels paramètres pour avoir une bonne résistance mécanique  

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Bile
 Bile
(@bile)
Active Member
Quels paramètres pour avoir une bonne résistance mécanique

Bonjour,

Je voudrais fabriquer une pièce dont les dimensions sont à la limite de ma MK3S+

Cette pièce doit servir à aspirer des feuilles mortes et de la vase au fond d'un grand bassin qui contient de l'eau.

Pour expliquer un peu:

dans un des 3 trous entourés en vert, je passe un axe sur lequel je place 1 roue de chaque côté. Ceci fait, le bas de ma pièce est, en fonction du trou choisi, entre 1 ou 2 centimètres au dessus du sol à nettoyer et par où rentre l'eau (flèches bleues).

Au niveau de la flèche verte rentre un tuyau d'aspiration d'eau qui fonctionne par siphon. La dépression est de 1 bar !!! (10 mètres de déclivité). Donc il n'y a pas intérêt à ce que le bas de la pièce se colle au fond du bassin sinon ça provoquerait un coup de bélier qui détruirait la pièce, mais les roues empêchent cela.

Il y a encore (derrière la pièce, flèche rouge) un emplacement pour mettre un manche pour actionner le tout.

La partie du bas de la pièce (l'entonnoir inversé) a une épaisseur de 1 cm.

Mes questions:

1 Est -ce qu'une pièce remplie à 100 % est forcément plus solide qu'une pièce remplie partiellement ? et sinon à partir de quel pourcentage obtient-on une bonne résistance ?

2 Faut-il augmenter le nombre de couches des parois ?

3 Avec 30% de remplissage, ma pièce fait déjà 917 grammes , si je dépasse le poids d'une bobine, je devrai changer le fil en cours d'impression, est-ce un problème ?

4 Est-ce qu'une pièce imprimée en plus fines couches est plus solide ?

Bref, je voudrais connaitre les meilleurs paramètres solidité/consommation...

Merci déjà pour votre intérêt.

Posted : 04/06/2021 12:28 pm
adesir
(@adesir)
Reputable Member
RE: Quels paramètres pour avoir une bonne résistance mécanique

Bonjour,

1. Non, mais la valeur optimale est difficile à trouver. Certains disent qu'à partir de 35%, on ne gagne plus en solidité. D'autres mentent à plus de 50 %

2. Oui, c'est le bon critère pour la solidité. Et bien soigner les liaison entre les périmètres qui supportent les forces. 

3. Non, pas un problème. Il y aura un petit défaut à cet endroit, mais sans gravité. Et mieux vaut changer vite le filament, donc être devant l'imprimante, donc bien calculer l'heure de lancement...

4. Au contraire, plus les couches sont fines, plus il y a de liaisons entre couches, et c'est ce qui est fragile. Ce genre de pièce s'imprime plutôt avec une buse de 0,6 ou 0,8 et des couches de 0,4 à 0,6 mm.

Mes modeles publics
Posted : 04/06/2021 12:56 pm
Olivier-Saraja
(@olivier-saraja)
Noble Member
RE: Quels paramètres pour avoir une bonne résistance mécanique

Pour être honnête, je n'ai aucune idée de la résistance à la (dé)pression du PLA ou PETG. D'ailleurs, entre les deux, je préconiserai le PETG qui aurait tendance à se déformer avant de casser, alors que le PLA casserait net. Il y a peut-être d'autres matériaux avec une résistance similaire mais une ductibilité plus élevée.

Le sens d'impression va être important aussi, pour supporter la pression. Vu qu'il y a un évasement en direction de tes flèches bleu, je dirais que l'essentiel de tes contraintes mécaniques seront localisées au niveau de ton tuyau d'aspiration. Tu as intérêt à ce que les couches soient déposées perpendiculairement à tes flèches vertes. En bref, à imprimer ta pièce après une rotation de -90° (de sorte à ce que ta flèche verte soit verticale et orientée vers le haut, donc).

Pour le reste, je rejoins les réponses exactes de @adesir. Imprime dans la position proposée plus haut, avec la buse de diamètre le plus grand que tu aies à disposition (personnellement, j'ai des buses 0.25 mm, 0.4 mm, 0.6 mm et 0.8 mm, mais je n'ai jamais utilisé cette dernière). C'est le nombre de périmètres qui va assurer 1) l'étanchéité de ton ensemble (une bonne étanchéité sera nécessaire car tu vas travailler en aspiration, le moindre trou d'air et tu vas perdre en "rendement") et 2) la résistance mécanique de tes parois. Je n'ai pas trop idée des dimensions de ta pièce (si: son volume max occupe le plateau de la Prusa) mais je ne lésinerais pas, à ta place. Pour ton prototype, je propose 6 ou 8 périmètres, remplissage à 50% suivant un motif Gyroïde, Cubique ou Cubique Adaptatif. Source: https://all3dp.com/fr/2/cura-infill-remplissage-type/#impressions-3d-fonctionnelles  

Attention à tes supports, afin qu'ils ne débordent pas du plateau au moment du tranchage. Tu choisiras "Partout" mais ça risque de consommer beaucoup de filament/temps d'impression. Je te propose plutôt "Seulement pour les générateurs de supports": il t'en faudra au minimum pour la partie cerclée de vert, peut être pour ton tube coudée à l'intérieur (j'aurais tendance à tenter sans), et en deux ou trois points pour faciliter le pontage de ton "entonnoir", côté flèches bleues. Pour cela, clic droit, Ajouter un Générateur de Support, formes de ton choix que tu placeras stratégiquement.

Tiens nous au courant du tranchage avant de te lancer, il y a peut-être des idées qui germeront, à voir tes captures d'écran, afin d'optimiser ton impression!

Dagoma Neva, Prusa Mk3s & MMU2S, Anycubic Photon Mono X 6k et Wash&Cure Plus.

Posted : 04/06/2021 3:14 pm
adesir
(@adesir)
Reputable Member
RE: Quels paramètres pour avoir une bonne résistance mécanique

Une bonne lecture : https://blog.prusaprinters.org/fr/tout-ce-que-vous-avez-besoin-de-savoir-sur-les-remplissages_43579/

 

Mes modeles publics
Posted : 04/06/2021 3:51 pm
Noratlas
(@noratlas)
Eminent Member
RE: Quels paramètres pour avoir une bonne résistance mécanique

Au niveau de la flèche verte rentre un tuyau d'aspiration d'eau qui fonctionne par siphon. La dépression est de 1 bar !!! (10 mètres de déclivité). Donc il n'y a pas intérêt à ce que le bas de la pièce se colle au fond du bassin sinon ça provoquerait un coup de bélier qui détruirait la pièce, mais les roues empêchent cela. [j'imagine que les 1Bars de dépression viens de la doc de la pompe, c'est une valeur théorique mais je doute que tu y parvienne, quelle est la technologie de la pompe ?, de plus même collé au fond il faut une pompe sacrément puissante pour claquer -1Bar de dépression instantané et induire un choc, tu auras à mon avis plutôt une descente progressive de la pression sans chocs]

 

Mes questions:

1 Est -ce qu'une pièce remplie à 100 % est forcément plus solide qu'une pièce remplie partiellement ? et sinon à partir de quel pourcentage obtient-on une bonne résistance ?

comme dit Adesir non pas besoin de 100% c'est surtout le nombre de périmètres qui va faire la résistance.

le motif de remplissage est lui aussi très influent sur la solidité de ta pièce, tout comme l'orientation de l'impression.

2 Faut-il augmenter le nombre de couches des parois ?

du coup oui 

3 Avec 30% de remplissage, ma pièce fait déjà 917 grammes , si je dépasse le poids d'une bobine, je devrai changer le fil en cours d'impression, est-ce un problème ?

non mais vérifie le motif choisi car 30%de cadrillages =/= 30% de concentrique par exemple

4 Est-ce qu'une pièce imprimée en plus fines couches est plus solide ?

non comme dit Adesir c'est même le contraire privilégie les gros patoz, tu gagneras en solidité et en temps d'impression +++

Posted : 04/06/2021 5:19 pm
Nabil
(@nabil)
Estimable Member
RE: Quels paramètres pour avoir une bonne résistance mécanique

J'ai peut être mal compris mais une pompe en surface pour aspirer de l'eau a 10 mètres de profondeur c'est juste impossible (loi physique). C'est pour ça qu'on a des pompes dite immergées. 

Après pour la résistance à la dépression  la pièce imprimée, je me ferais pas trop de souci car je pense que le tuyau s'écrasera avant.

 

 

Posted : 04/06/2021 7:46 pm
Noratlas
(@noratlas)
Eminent Member
RE: Quels paramètres pour avoir une bonne résistance mécanique
Posted by: @nabil

J'ai peut être mal compris mais une pompe en surface pour aspirer de l'eau a 10 mètres de profondeur c'est juste impossible (loi physique). C'est pour ça qu'on a des pompes dite immergées. 

Après pour la résistance à la dépression  la pièce imprimée, je me ferais pas trop de souci car je pense que le tuyau s'écrasera avant.

 

 

il y a des pompes capables de pomper avec de fortes dépressions à l'aspiration mais tu risque de rapidement voir de la cavitation si tu en fais une utilisation intensive.

le pompes péristaltiques en sont un bon exemple

 

Posted : 04/06/2021 10:10 pm
Ginko
(@ginko)
Reputable Member
RE: Quels paramètres pour avoir une bonne résistance mécanique

Pour optimiser la solidité de mes pièces ayant de fortes contraintes mécanique, je procède dans cet ordre ( c'est ma méthode !!!! )

1) choix du matériau du filament

2) la plus grosse buse possible pour la pièce que l'on doit imprimer

3) réfléchir au positionnement de la pièce selon l'axe des contraintes mécanique

4) Le nombre le plus élevé de périmètres possible selon la pièce à imprimer.

5) Choisir le type de remplissage en sachant qu'ils n'ont pas tous les même propriétés mécanique ( à valeur de remplissage égale )

6) Pour finir valeur du remplissage en sachant que la courbe de remplissage est logarithmique, par exemple passer de 30% à 60% de remplissage ne va pas doubler la résistance. 

MK3s -MMU2s, Enceinte Prusa Box, FreeCAD (débutant), Linux

Posted : 05/06/2021 6:24 am
Nabil
(@nabil)
Estimable Member
RE: Quels paramètres pour avoir une bonne résistance mécanique

@noratlas

C'est quoi ce que tu appelles une forte dépression ?

Que la pompe soit péristaltique ne change pas le fait que tu soit limité à 100kpa (dépression). 

Posted : 05/06/2021 3:55 pm
Bile
 Bile
(@bile)
Active Member
Topic starter answered:
RE: Quels paramètres pour avoir une bonne résistance mécanique

Bonjour à tous,

Merci déjà pour tout l'intérêt que vous portez à ce sujet, ça montre le dynamisme de ce forum !

Bien que ça n'ait pas vraiment d'importance pour répondre aux questions de résistance mécanique auxquels, et je les remercie, certains m'ont déjà apportés leurs conseils, je vais réexpliquer le contexte.

Je dois une à deux fois par an nettoyer un bassin qui contient 220 m³ d'eau.  Une source alimente ce bassin de 35 m³ / jour.

En temps normal, une évacuation (un tuyau "socarex" de 8.8 cm de diamètre intérieur) prend en charge le débordement continu jusqu'à un ruisseau qui se trouve à une centaine de mètre mais 10 mètres en contrebas.

Quand je veux nettoyer le fond du bassin, je ferme le tuyau à hauteur du ruisseau, j'attends qu'il se remplisse jusqu'à hauteur du bassin, je raccorde un tuyau souple annelé de 5 cm de diamètre intérieur à mon tuyau de 8.8 et je le plonge au fond du bassin.  J'ouvre alors la vanne à hauteur du ruisseau et j'ai enclenché un siphon qui me vide plus ou moins 15 m³ /heure.  Quand il ne reste plus qu'une cinquantaine de cm, je profite de l'aspiration pour balader le tuyau sur les feuilles et la vase.  Alors qu'avant cette année j'avais des tuyaux de section beaucoup plus petites ça fonctionnait très bien mais maintenant que j'ai dû mettre des sections plus grandes (sinon le calcaire bouchait mes tuyaux) l'aspiration est vraiment trop forte et le tuyau se colle au sol.  C'est pour ça que j'ai imaginé cette pièce qui grâce aux roues me laisse toujours un espace entre l'aspirateur et le sol.

Pour avoir imprimé de petites pièces (Vis et écrous de 16 mm) j'avais l'impression qu'au plus on imprimait en couches fines au plus s'était solide.  De vos réponses je peux en déduire que je me trompait !

This post was modified 1 year ago by Bile
Posted : 06/06/2021 8:21 am
Noratlas
(@noratlas)
Eminent Member
RE: Quels paramètres pour avoir une bonne résistance mécanique

@nabil

suivant la techno des pompes si tu créé une trop forte dépression à l'aspiration elles vont se désamorcer. comme les pompes à eau centrifuges classiques. c'est d'ailleurs pour ça quelles sont souvent immergées.

évidement la dépression max est de -1Bar puisque ça n'existe pas en dessous

Posted : 06/06/2021 9:58 am
Noratlas
(@noratlas)
Eminent Member
RE: Quels paramètres pour avoir une bonne résistance mécanique
Posted by: @bile

Bonjour à tous,

Merci déjà pour tout l'intérêt que vous portez à ce sujet, ça montre le dynamisme de ce forum !

Bien que ça n'ait pas vraiment d'importance pour répondre aux questions de résistance mécanique auxquels, et je les remercie, certains m'ont déjà apportés leurs conseils, je vais réexpliquer le contexte.

Je dois une à deux fois par an nettoyer un bassin qui contient 220 m³ d'eau.  Une source alimente ce bassin de 35 m³ / jour.

En temps normal, une évacuation (un tuyau "socarex" de 8.8 cm de diamètre intérieur) prend en charge le débordement continu jusqu'à un ruisseau qui se trouve à une centaine de mètre mais 10 mètres en contrebas.

Quand je veux nettoyer le fond du bassin, je ferme le tuyau à hauteur du ruisseau, j'attends qu'il se remplisse jusqu'à hauteur du bassin, je raccorde un tuyau souple annelé de 5 cm de diamètre intérieur à mon tuyau de 8.8 et je le plonge au fond du bassin.  J'ouvre alors la vanne à hauteur du ruisseau et j'ai enclenché un siphon qui me vide plus ou moins 15 m³ /heure.  Quand il ne reste plus qu'une cinquantaine de cm, je profite de l'aspiration pour balader le tuyau sur les feuilles et la vase.  Alors qu'avant cette année j'avais des tuyaux de section beaucoup plus petites ça fonctionnait très bien mais maintenant que j'ai dû mettre des sections plus grandes (sinon le calcaire bouchait mes tuyaux) l'aspiration est vraiment trop forte et le tuyau se colle au sol.  C'est pour ça que j'ai imaginé cette pièce qui grâce aux roues me laisse toujours un espace entre l'aspirateur et le sol.

Pour avoir imprimé de petites pièces (Vis et écrous de 16 mm) j'avais l'impression qu'au plus on imprimait en couches fines au plus s'était solide.  De vos réponses je peux en déduire que je me trompait !

ton tuyau étant souple c'est lui qui absorbera les pics de dépression en premier si le tout se bouche. je ne me fait pas trop de soucis quand à la tenue mécanique de la pièce imprimée.

en plus tu n'a pas de pompe tu est uniquement en gravitaire tu n'a donc pas d'organe pouvant augmenter le temps de dépression. si le tuyau se bouche ce ne sera qu'un pic intense mais court avant qu'il se désamorce.

Posted : 06/06/2021 10:12 am
o|o Philippe o|o
(@oo-philippe-oo)
Active Member
RE: Quels paramètres pour avoir une bonne résistance mécanique

Bonjour,

Je découvre ce sujet quelques 4 mois plus tard... A toute fin utile, un petite complément d'info sur le remplissage de la pièce...

Prenons l'exemple d'un arbre: par le calcul statique, les lignes hydrostatiques (lignes reliant les points de mêmes efforts) démontrent que la matière à l'intérieur du tronc ne sert pas à la résistance, mais sert essentiellement à faire circuler la sève. Toute la résistance est donnée par la parois extérieure du tronc. C'est pour la même raison que les tubes de structure sont creux, et qu'on insère des trous dans l'âme des poutres au niveau de la "fibre neutre".

Idem pour cette pièce: la résistance de sa coque donnera sa résistance globale.

Personnellement, je la concevrais ainsi:

  1. Epaisseur de parois de 3 à 4 couches,
  2. Parois de coque de 3 à 4 mm d'épaisseur (la coque aura aussi un remplissage -> coque sandwich, plus résistante qu'une coque pleine),
  3. Creuser la pièce pour tout le volume situé sous l'axe du conduit horizontal,
  4. Pièce pleine dans la partie au-dessus de l'axe du conduit horizontal, ce plein étant destiné à être remplacé par le slicer par un remplissage compris entre 20 et 30%, de préférence gyroïde. L'intérêt du gyroïde est que c'est une "surface minimale" (voir Google 😉 ) - donc meilleur rapport économie de matière/remplissage d'un volume/résistance. La raison de ce remplissage dans la partie supérieure est qu'intuitivement cette partie de la pièce recevra le maximum des contraintes verticales intérieures du fait de la succion.

Ceci devrait apporter une grande économie de matière pour la même résistance.

Posted : 28/10/2021 9:48 am
Bile
 Bile
(@bile)
Active Member
Topic starter answered:
un vrai succès !

Bonjour,

Ce message tardif est l'occasion de revenir sur cette pièce que j'ai finalement imprimée, selon vos bons conseils, avec une buse de 0.8 mm, en petg, avec un remplissage de 30 %, en augmentant le nombre de périmètres...

Ce fut un grand succès et je n'ai pas craint un instant que ma pièce ne casse.  Je vais pouvoir la réutiliser de mois en mois.

Merci à vous tous pour vos bons conseils !

Posted : 30/10/2021 11:01 am
Bile
 Bile
(@bile)
Active Member
Topic starter answered:
RE: un vrai succès !

Bonjour,

Ce message tardif est l'occasion de revenir sur cette pièce que j'ai finalement imprimée, selon vos bons conseils, avec une buse de 0.8 mm, en petg, avec un remplissage de 30 % gynoïde, en augmentant le nombre de périmètres...

Ce fut un grand succès et je n'ai pas craint un instant que ma pièce ne casse.  Je vais pouvoir la réutiliser de mois en mois.

Merci à vous tous pour vos bons conseils !

This post was modified 11 months ago by Bile
Posted : 30/10/2021 11:01 am
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