Créer un logement d'insert fileté en CAO : cotes, bossage et éprouvettes

Partir du plan de l'insert, pas du diamètre de la vis

Pour un logement d’insert, le diamètre nominal de la vis ne suffit pas à définir le diamètre du trou : le filetage intérieur de l’insert et son corps extérieur moleté sont deux cotes distinctes. Dans son guide consacré aux inserts posés à chaud ou par ultrasons, SPIROL indique que les inserts font généralement environ deux fois le diamètre des vis. C’est une indication de ce guide, pas une cote à recopier pour chaque SKU : relevez le diamètre recommandé pour le modèle choisi.

Avant d'ouvrir votre logiciel de CAO, rassemblez les données du plan fournisseur : style droit ou conique, diamètre extérieur du moletage, longueur, pas de filetage, présence ou non d'une tête, et diamètre de trou recommandé. SPIROL indique que ces diamètres sont publiés par style d'insert dans son guide de conception, et que le trou correct dépend à la fois de la composition du plastique, de l'insert choisi et de la méthode de pose.

Si vous n'avez pas encore d'insert sous la main, le choix du matériel est détaillé sur la page des inserts filetés. Ici, nous partons du principe que la référence est connue et que vous disposez de sa fiche. Sans cette fiche, toute cote est une hypothèse qu'il faudra confirmer par éprouvettes.

Profondeur, affleurement et lamage : les règles du livre blanc SPIROL

Pour les inserts installés à chaud ou par ultrasons, SPIROL recommande un trou plus profond que l’insert et fixe le minimum à sa longueur plus deux pas de filetage. Le fabricant explique que la vis d’assemblage ne doit pas talonner, au risque de provoquer un jack-out. Cette profondeur est une recommandation de ce guide pour ces méthodes; vérifiez aussi la vis et le montage exacts sur le plan fournisseur.

Le guide SPIROL pour ces inserts recommande que le haut de l’insert installé affleure la surface, avec un dépassement maximal indiqué de 0,13 mm. Pour un insert à tête, il ne recommande un lamage qu’afin d’obtenir cet affleurement : le diamètre est supérieur de 0,5 à 1,3 mm à celui de la tête, et sa profondeur minimale correspond à l’épaisseur de tête. Reprenez les cotes du modèle choisi.

Le même guide SPIROL décrit aussi la géométrie des trous pour inserts droits ou coniques : angle inclus maximal de 1° pour un trou droit, 8° pour un trou conique, en associant chaque style d’insert au trou correspondant. Le fabricant indique qu’un trou trop grand réduit la tenue, tandis qu’un trou trop petit peut induire des contraintes, fissures ou bavures. Ces recommandations relèvent de ce guide d’inserts thermiques/ultrasons.

Dessiner un vrai bossage autour du logement

Dans son guide des trous pour inserts thermiques ou ultrasoniques, le schéma SPIROL indique un diamètre de bossage optimal de deux à trois fois le diamètre de l’insert. Le texte précise que le multiplicateur relatif diminue quand l’insert grandit. Il indique aussi que la paroi doit éviter le gonflement pendant la pose et résister au couple recommandé pour la vis. Le diamètre extérieur du bossage et l’épaisseur radiale de matière autour du trou sont deux dimensions différentes : ne reportez pas ce multiplicateur comme une épaisseur radiale. Il s’agit d’une recommandation fournisseur, pas d’une mesure de tenue obtenue ici.

Un guide SPIROL distinct consacré aux assemblages imprimés en FDM recommande de former une zone solide avec les parois externes : au moins 1,5 fois le diamètre de moletage; pour un insert M6, il donne six parois avec une buse de 0,4 mm. Le texte décrit deux fois le diamètre de moletage comme le potentiel maximal. Ses courbes de parois sont légendées PLA, 15 % de remplissage et SPIROL INS 29 M6 short; la courbe de remplissage utilise PLA, deux parois et ce même insert. Ces résultats et les nombres cités restent attachés à leurs conditions, sans classement universel.

Pour votre modèle, vous pouvez dessiner un bossage autour du trou puis vérifier dans l’aperçu du slicer quelle zone est formée par les parois; cette vérification est une méthode proposée, pas un résultat observé ici. Pour la pièce en face, le guide SPIROL sur les inserts thermiques/ultrasons demande un trou de passage plus grand que le diamètre extérieur de la vis, mais plus petit que le pilote ou la face de l’insert afin d’éviter le jack-out. Reprenez les dimensions du matériel choisi.

Pose à chaud, collage ou pression : trois logements différents

Pour une installation thermique dans un thermoplastique, Formlabs décrit un exemple à la pointe de fer à souder : l’insert chauffe la matière voisine, qui se ramollit, puis l’insert est pressé dans la pièce. Le guide demande de suivre les instructions du matériel exact et de laisser refroidir la pièce avant de visser. Il ne fournit pas une température universelle à appliquer à tout insert ou thermoplastique.

Pour une pièce en résine SLA thermodurcissable, Formlabs décrit aussi l’usage du même type d’insert comme insert collé : dimensionner le logement de collage d’après le plus grand diamètre de l’insert, sans confondre cet alésage avec le diamètre extérieur du bossage, utiliser un cordon de CA ou d’époxy dans cet exemple, puis laisser la colle durcir avant de visser. Le guide SPIROL sur les assemblages imprimés recommande séparément une pose à froid pour les thermodurcissables et compare les inserts pressés, auto-taraudants et à expansion avec des compromis distincts. Choisissez la méthode selon le matériau et la fiche du matériel retenu.

Formlabs décrit les inserts à expansion comme montés par ajustement pressé; l’ajout d’une vis pousse ensuite le moletage contre la matière, et le guide avertit qu’ils peuvent se desserrer à température élevée. Pour un écrou captif, Formlabs demande que la poche reste accessible après impression. Comme vérification de conception, contrôlez l’accès nécessaire à la méthode et à l’outil prévus, sans remplacer les instructions du fournisseur.

Éprouvettes : mesurer l'écart entre le modèle et la pièce imprimée

SPIROL indique que les tolérances d’impression dépassent souvent la tolérance de trou recommandée dans son catalogue et donne des valeurs typiques par procédé; elles ne prédisent pas la cote d’une machine particulière. Le fabricant cite le perçage après impression comme une option qui réduit la variation, avec le risque d’entamer le renfort des parois extérieures d’une pièce FDM. L’autre piste qu’il propose est une mise au point itérative du diamètre.

Une méthode de vérification que vous pouvez réaliser consiste à modéliser une plaque avec plusieurs diamètres proches de la recommandation du fournisseur et le bossage prévu pour la pièce. Imprimez-la avec le matériau, le profil et la méthode d’installation envisagés, puis comparez l’ajustement de l’insert exact. SPIROL mentionne le développement itératif; l’article ne rapporte pas de coupon imprimé ou mesuré par son auteur.

Comparez l’affleurement et observez si une bavure ou un gonflement apparaît; consignez la valeur seulement pour cet insert, cette matière, ce profil et cette géométrie. Si vous modifiez un de ces paramètres de manière susceptible de changer l’ajustement, ne supposez pas que le résultat précédent reste valable. Le guide de précision dimensionnelle traite les contrôles de la pièce imprimée.

Modéliser le logement de façon paramétrique

Dans FreeCAD ou un autre modeleur paramétrique, créez des variables nommées pour les cotes du modèle d’insert retenu : diamètre de trou, profondeur, bossage et éventuellement lamage. Si plusieurs logements partagent cette même référence, lier leurs fonctions à ces variables facilite une modification cohérente; cette organisation CAO ne valide pas le montage.

Dans la revue CAO, vérifiez l’accès nécessaire à la méthode et à l’outil prévus, ainsi que la vis et la pièce en face selon le plan de l’insert. Pour les recommandations SPIROL de pose à chaud ou par ultrasons, vérifiez en particulier que la vis ne talonne pas au fond du logement et que le trou de passage de la pièce en face respecte la relation de diamètres indiquée dans le guide.

Formlabs décrit aussi le filetage imprimé directement et recommande, dans son guide, des dimensions plus grandes — M6 ou davantage — ainsi que des profils prévus pour le plastique et des congés pour réduire les concentrations de contrainte. C’est une option distincte des inserts, pas une comparaison démontrant un choix universel selon le nombre de démontages. Décidez à partir du modèle de vis, du matériau, de l’accès et des instructions du procédé retenu.

Sources et limites

• 3D Printing Threads and Adding Threaded Inserts to 3D Printed Parts (With Video) | Formlabs
• How to Design the Proper Hole for Heat / Ultrasonic Inserts | SPIROL
• How to Select a Threaded Insert for Your 3D Printed Assembly | SPIROL

Nous organisons la documentation des fabricants et des communautés ; nous n’avons pas mesuré ces produits nous-mêmes. La notice de votre modèle exact prime sur ces explications générales.