Lorsqu’on prépare une pièce à imprimer, il y a un élément qui n’apparaît presque jamais dans la conception, mais qui conditionne le résultat final : les supports. Il s’agit de structures temporaires qui sont fabriquées en même temps que la pièce et retirées par la suite, et dont dépendent en grande partie la finition, la durée d’impression et le coût.

Comprendre à quel moment les supports sont réellement nécessaires en impression 3D et comment les réduire dès la conception est l’un des moyens les plus simples d’améliorer la qualité d’une pièce sans changer de matériau. Dans cet article, nous voyons quand ils sont indispensables, quelles technologies permettent de s’en passer et comment minimiser les marques qu’ils laissent.

Que sont les supports en impression 3D et à quoi servent-ils ?

Les supports sont des structures auxiliaires qui soutiennent les parties d’une pièce qui ne peuvent pas être fabriquées en suspension. Dans les technologies qui déposent ou durcissent le matériau couche par couche, chaque nouvelle couche doit s’appuyer sur quelque chose : s’il n’y a rien en dessous, le matériau s’affaisse, se déforme ou ne tient tout simplement pas.

Outre le maintien des surplombs, ils remplissent, dans certains procédés, une deuxième fonction : ancrer la pièce à la plate-forme et évacuer la chaleur. C’est le cas de l’impression 3D métallique, où les supports empêchent les contraintes thermiques de déformer la géométrie pendant le processus.

La règle des 45° : quand faut-il utiliser des supports ?

La règle des 45° est la référence la plus couramment utilisée pour déterminer si une zone a besoin d’un soutien. Tant qu’un mur présente une inclinaison inférieure à 45° par rapport à la verticale, chaque couche s’appuie suffisamment sur la précédente et l’élément tient tout seul. Au-delà de cet angle, le porte-à-faux commence à avoir besoin d’un soutien.

Outre les porte-à-faux, il existe trois cas qui nécessitent presque toujours un appui :

• Longs ponts entre deux appuis : l’impression 3D permet de réaliser des portées courtes, mais la qualité diminue à mesure que la distance augmente.
• Îles : zones qui commencent dans les airs, sans rien en dessous sur quoi s’appuyer.
• Trous horizontaux de grand diamètre, dont la moitié supérieure est en porte-à-faux.

Toutes les technologies d’impression 3D ne nécessitent pas de supports

L’un des facteurs qui influence le plus ce choix est la technologie elle-même. En FDM, en SLA ou en impression à la résine, les supports sont inévitables dès lors qu’il y a des saillies. En SLA, il est en outre conseillé de prévoir des trous de drainage dans les pièces creuses afin d’éviter les effets de succion pendant le processus.

En revanche, les technologies à lit de poudre telles que le SLS et le Multi Jet Fusion (MJF) ne nécessitent pas de supports : c’est la poudre non fondue qui entoure la pièce qui la soutient tout au long de l’impression. Cela permet de réaliser des géométries impossibles à obtenir avec d’autres technologies, des canaux internes ou des assemblages déjà montés, et élimine d’emblée les marques laissées par les supports.

Comment concevoir des pièces nécessitant moins de supports

Une grande partie du travail est effectuée avant l’impression. Ces ajustements s’inscrivent dans le cadre de la conception en vue de la fabricabilité (DFM) et permettent de réduire la quantité de matériau, le temps nécessaire et les opérations de post-traitement :

• Remplacez les porte-à-faux abrupts par des chanfreins respectant l’angle de 45°.
• Concevez les trous horizontaux en forme de larme ou de losange plutôt qu’en forme de cercle : ainsi, la partie supérieure ne forme plus un porte-à-faux.
• Ajoutez des arrondis et des transitions en douceur plutôt que des saillies à angle droit.
• Si une seule orientation ne permet pas de résoudre toutes les faces, pensez à diviser la pièce puis à la réassembler.

L’orientation de la pièce : le facteur qui influence le plus

Avant d’ajouter le moindre support, il convient de déterminer comment la pièce sera positionnée dans la machine. L’orientation détermine quelles surfaces seront en porte-à-faux, combien de supports seront nécessaires et, surtout, où se trouveront leurs marques.

La règle pratique est simple : orientez la pièce de manière à ce que les supports touchent les faces les moins visibles ou les moins critiques. Une surface esthétique, une zone d’ajustement ou une face comportant des cotes importantes ne devrait pas reposer sur un support si cela peut être évité.

Comment atténuer les traces laissées par les supports

Lorsque l’intervention est inévitable, l’objectif est alors de laisser le moins de traces possible :

• Réduit la surface de contact : les pointes fines et la densité réduite au niveau de l’interface facilitent le retrait et laissent moins de traces.
• Utilisez des supports en forme d’arbre : ils ne touchent la pièce qu’en un nombre de points bien moindre et permettent d’économiser de la matière.
• Apprécie les supports solubles en FDM (PVA ou HIPS) : ils se dissolvent au lieu d’être retirés, ce qui est idéal pour les géométries délicates.
• Réglez l’écartement dans l’axe Z : s’il est trop faible, le retrait est difficile ; s’il est trop important, cela nuit à la finition de la face inférieure.

Ensuite, le post-traitement s’occupe du reste : le ponçage, le grenaillage ou les différentes finitions de surface permettent d’éliminer les marques résiduelles lorsque l’aspect est important.

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Les supports ne constituent pas un problème en soi : ils sont la conséquence d’une géométrie et d’une orientation spécifiques. Les anticiper dès la conception permet de gagner du temps, d’économiser des matériaux et de réduire le post-traitement, tout en obtenant des pièces plus nettes dès la première impression.

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