Règles de conception & supportage pour Fusion laser sélective sur lit de poudre
Morphologie.
Au fur et à mesure que le rouleau ou la lame de mise en couche passe sur la pièce, la force appliquée à la géométrie va augmenter. En règle générale, le rapport entre la section et la hauteur ne doit pas dépasser 8 : 1.
Les proportions exactes dépendront toujours de la géométrie, mais si la section devient trop élevée, il y a un risque que le rouleau ou la lame de mise en couche pousse la pièce et s'endommage éventuellement dans le processus, mettant fin à la séquence de construction.
Pour éviter ces problèmes, les sections verticales doivent être « pontées » en certains points. La meilleure méthode pour y parvenir consiste à utiliser des «arches» pour éviter la création de surfaces planes orientées vers le bas.


Ce type de topologie peut nécessiter une structure de support simple au milieu ,afin de fournir une certaine rigidité avant que la pièce ne soit terminée.
Surfaces inclinées et ouvertures.

La poudre présente dans l'enceinte de construction n'offrant aucun soutien à la pièce à mesure qu'elle se construit, toute surface inclinée devra donc idéalement être autoportante. Si un angle est trop aigu, il faut intégrer une structure de support au modèle (elle devra ensuite être retirée par usinage ou électro érosion, d'où une dépense énergétique supplémentaire)

Si la construction est réalisée sans support, la face inférieure sera rugueuse et pourra nécessiter un travail de post-traitement important.
Famille de matériaux | Angle limite |
---|---|
Titane | 20 à 30° |
Acier | 30° |
Chrome-cobalt | 30° |
Inconel | 45° |
Aluminium | 45° |

Les petites ouvertures sont faciles à réaliser
(Ø idéal des trous moins de 6 mm)

Les perçages de plus grands Ø auront une surface rugueuse à leur sommet, pouvant nécessiter un usinage ultérieur.
Les grandes ouvertures requièrent l'ajout en leur centre d'une structure de support (à retirer ensuite par électroérosion ou usinage) pour empêcher à la pièce de s'effondrer ou de se déformer pendant la construction.

Si l'ouverture présente une zone supérieure inclinée (forme en goutte d'eau), elle ne nécessitera probablement pas de supportage : c'est l'une des caractéristiques du procédé SLM qui peutfortement influencer la conception.

Faces inférieures nécessitant une structure de support, à enlever ensuite par électroérosion ou usinage, (dépense d'énergie et quantité de déchets accrues)

Structure décalée/désaxée possible (plus facile à retirer ; base découpée par électroérosion en même temps que la pièce, cela ne laisse qu'une arête à couper pour détacher le reste du support).


Si la pièce peut être orientée de façon à ce qu'elle soit autoportante (voir angles limites),le support peut se réduire à un simple soutien avec le plateau de construction.

Si la face supérieure de l'ouverture peut être formée à partir d'une série d'angles (autoportants),les supports peuvent se réduire à un simple soutien pour la base de chaque « dents ».

Si les formes servent simplement à alléger la pièce, la conception doit intégrer aux extrémités des esquisses des formes arrondies ou type « goutte d'eau » qui ne nécessiteront pas de support (voir angles limites).
Alternative à cette approche : imposer à la pièce une rotation de manière à ce que toutes les surfaces soient inclinées (donc ne nécessitant pas de soutien) si la morphologie le permet.
L'orientation est un facteur crucial lorsqu'il s'agit de trouver la méthode de construction la plus efficace.
Les structures lattices peuvent être utilisées efficacement pour maintenir les géométries complexes pendant le processus de construction. Comme il s'agit d'une structure ouverte, ces supports permettent un retrait facile de la poudre résiduelle et utilisent moins de matériaux que les supports conventionnels.

Source : DMLS design guide V4.[1]
Méthodologie
Il n'existe pas de méthodologie "absolue " cependant on peut établir quelques règles générales.
Ne pas prendre les résultats d'une optimisation topologique comme "la solution"
Identifier l'axe principal de la pièce (le volume principal, la direction de la tubulure principale), et positionner cet axe verticalement sur le plateau.
L'ensemble des autres formes connexes seront ajoutées en considérant les surfaces fonctionnelles et en ajoutant des volumes afin de respecter les quelques règles énoncées dans ce chapitre. Il faut toujours minimiser les supportages, ce qui est une opération complexe et coûteuse.
Dans tout les cas une pièce devant être produite par fabrication additive doit être totalement reconçue afin d'exploiter pleinement le potentiel de cette technologie et d’être viable économiquement. Pour ce faire il est conseillé de reprendre la maquette numérique en la travaillant en surfacique, avec l'assistance d'une personne expérimentée avec ce moyen de production, ce qui permettra de minimiser le nombre de pièces d'essais (il n'existe à ce jour aucune méthodologie complète définie, toutes les re-conceptions sont basées sur l’expérimentation).