Retrait, jeu de coupe et autres écarts entre le fichier et la pièce réelle
Pourquoi une pièce fabriquée n'est jamais exactement à la cote
Comprendre pourquoi une pièce imprimée en 3D ou découpée au laser ne sort jamais exactement aux cotes du fichier de conception, et comment mesurer cet écart.
Pré-requis :
Un fichier de conception (CAO) décrit une géométrie parfaite : un trou de Ø10 mm y fait exactement Ø10,000… mm. La pièce physique, elle, ne sera jamais exactement à cette cote — chaque procédé de fabrication introduit un écart, souvent faible mais systématique. Ce concept explique d’où viennent ces écarts pour l’impression 3D et la découpe laser, les deux procédés utilisés dans l’atelier Métrologie, et pose la question à laquelle répondent les guides pratiques de cet atelier : comment les mesurer et en tenir compte.
En impression FDM, le plastique fondu se contracte légèrement en refroidissant (retrait, ou shrinkage) — de l’ordre de quelques dixièmes de pourcent pour le PLA, un peu plus pour l’ABS. À cela s’ajoute un effet lié à la façon dont l’imprimante trace les contours : le filament extrudé a une largeur non nulle, tracée le long du contour de la pièce.
Résultat, un phénomène connu et assez systématique :
| Élément de la pièce | Tendance |
|---|---|
| Trou (contour intérieur) | Légèrement plus petit que la cote du fichier |
| Plot / téton (contour extérieur) | Légèrement plus grand que la cote du fichier |
C’est pour cette raison qu’un axe de Ø10 mm imprimé peut ne pas rentrer dans un trou de Ø10 mm imprimé sur la même imprimante, alors que les deux sont censés faire la même cote dans le fichier.
Le faisceau laser n’est pas infiniment fin : il retire une bande de matière d’une largeur non nulle, appelée jeu de coupe ou kerf (typiquement 0,1 à 0,3 mm selon la puissance, la vitesse et le matériau). La découpeuse suit le tracé vectoriel du fichier avec le centre du faisceau — la matière est donc retirée de part et d’autre de la ligne tracée.
Conséquence, exactement à l’inverse de l’impression 3D :
| Élément de la pièce | Tendance |
|---|---|
| Trou (contour intérieur) | Légèrement plus grand que la cote du fichier |
| Languette / bord extérieur (contour extérieur) | Légèrement plus petit que la cote du fichier |
L’écart va dans le sens opposé selon le procédé : l’impression 3D a tendance à réduire les trous et agrandir les pleins, la découpe laser fait l’inverse. Un même gabarit imprimé puis découpé au laser ne s’écarte donc pas de la même façon.
Deux leviers, complémentaires :
Sur le gabarit de contrôle de cet atelier, le même trou Ø10 mm mesure généralement un peu moins de 10 mm une fois imprimé en PLA, et un peu plus de 10 mm une fois découpé dans une plaque de 3 mm au laser. C’est exactement ce que prédit ce concept — et exactement ce que les guides pratiques suivants vous apprennent à vérifier puis à corriger.