4/07/23

Tirez le meilleur de vos impressions 3D avec des surfaces plus lisses, des propriétés mécaniques améliorées, une esthétique améliorée, etc.
SURFACES LISSES
Réduisez l’apparence des couches d’impression et affinez les surfaces

RENFORCER LES PIÈCES
Renforcez les impressions pour plus de solidité et de durabilité

AJOUTER DE LA FONCTIONNALITÉ
De la résistance aux UV et aux intempéries à la conductivité et plus encore

FINITION ESTHÉTIQUE
Transformez l’apparence de la surface pour des pièces visuellement saisissantes
Toutes les impressions 3D sont produites couche par couche, ce qui donne une texture de surface entaillée plus prononcée avec des résolutions d’impression plus faibles. Si des structures de support sont nécessaires pour votre pièce, elle peut avoir des défauts supplémentaires sur ses points de contact. Ce guide couvre la première étape de la finition de la pièce, le retrait du support et les trois catégories de post-traitement : soustractif , additif et changement de matériau.

Avec la double extrusion, vous pouvez imprimer des structures de support solubles qui se désintègrent dans l’eau et ne laissent aucune trace de votre part. Ils sont particulièrement utiles lorsque le post-traitement n’est pas autrement nécessaire.
La catégorie de post-traitement la plus courante, le post-traitement soustractif, consiste à retirer de la matière de la surface de la pièce pour la rendre plus uniforme et plus lisse .


Probablement la catégorie de post-traitement la plus courante, le post-traitement soustractif consiste à supprimer une partie de la matière de votre pièce. Habituellement, cela prend la forme de ponçage ou de polissage d’une pièce, mais il existe une variété d’autres méthodes qui incluent le culbutage, le fraisage, le sablage et le trempage abrasif chimique.

Le ponçage élimine les imperfections plus importantes telles que les restes de support ou les irrégularités d’impression et réduit la visibilité des couches d’impression. Le processus de ponçage laissera une texture de surface granuleuse, bien que plus uniforme, et le papier de verre très épais laissera des rayures de surface. Le polissage de la pièce après le ponçage produira une surface encore plus lisse.
La simplicité et l’abordabilité font du ponçage et du polissage les méthodes de post-traitement les plus courantes, mais les deux nécessitent une main-d’œuvre qui prend du temps pour les pièces et les lots plus volumineux. Ces méthodes peuvent ne pas convenir aux pièces avec des cavités difficiles d’accès.

Le culbutage est une méthode soustractive largement automatisée qui peut post-traiter plusieurs pièces simultanément , ce qui est utile pour lisser des lots de pièces. Les cuves de culbutage sont disponibles dans une gamme de tailles afin que des pièces plus grandes puissent également être traitées. Étant donné que le média abrasif est constamment en contact avec la pièce, les pièces plus grandes ne nécessitent pas de temps de traitement plus long, mais uniquement des machines plus grandes avec la quantité adéquate de média abrasif. Cependant, les formes complexes peuvent perdre des détails et les arêtes vives peuvent devenir légèrement arrondies par culbutage.

Le sablage, également connu sous le nom de sablage , est une méthode de post-traitement soustractif dans laquelle un matériau abrasif est projeté sur des pièces imprimées en 3D à haute pression. Pour les grandes pièces, cela peut être fait dans un environnement ouvert, mais les petites pièces sont généralement traitées dans une chambre de confinement qui collecte et réutilise le matériau abrasif. Comme d’autres méthodes soustractives basées sur le grain, il existe une gamme de grains disponibles et le grain doit être choisi en fonction de la géométrie de la pièce et de la finition souhaitée. Le sable est un matériau abrasif fréquemment utilisé, mais d’autres petits objets grossiers tels que des billes de plastique peuvent être utilisés pour des résultats différents.
Étant donné que le matériau abrasif est plus petit que celui du tumbling, le sablage abrasif est moins efficace sur les pièces très rugueuses ou les hauteurs de couche élevées. Cette méthode ne traite que les surfaces accessibles par le flux de matériau dynamité, de sorte que les géométries complexes et les cavités peuvent ne pas être réalisables . De plus, l’outil de grenaillage ne peut traiter que des zones limitées à un moment donné, de sorte que cette méthode peut être plus lente et difficile à traiter plusieurs pièces simultanément.

Alors que l’usinage CNC est considéré comme très précis de 0,005″ à 0,00005″, il ne peut pas produire certaines géométries et gaspille de la matière, ce qui est souvent coûteux. À l’inverse, l’impression 3D grand format ne permet pas d’atteindre la même précision, mais permet d’obtenir des géométries beaucoup plus complexes et gaspille très peu de matière.
Il n’est généralement ni rapide ni rentable de fraiser toute la surface d’une impression 3D et il peut être difficile de calibrer l’outil de fraisage à la position d’impression. Mais bien que ces deux méthodes de production soient apparemment incompatibles, il existe certaines situations où elles peuvent être utilisées ensemble. Si une partie d’une pièce imprimée en 3D doit être extrêmement lisse ou précise, cette zone spécifique peut être usinée . Alternativement, les fabricants peuvent économiser de la matière en imprimant en 3D une pièce avec une finition rugueuse avant de la fraiser à la perfection.

Une certaine expertise est nécessaire pour déterminer combien de temps les pièces doivent rester immergées : trop courte et la pièce ne sera pas suffisamment lisse, trop longue et elle pourrait être entièrement détruite. Des précautions doivent être prises pour éviter les bulles d’air emprisonnées à l’intérieur de l’impression 3D car elles empêcheront le traitement chimique de la surface. En règle générale, la partie immergée est doucement déplacée pour agiter le bain chimique et libérer les bulles d’air.
Le procédé est idéal pour les géométries complexes car le bain chimique traite simultanément toutes les surfaces des pièces immergées. Cependant, la taille du conteneur de trempage chimique détermine les dimensions limitées des pièces d’impression traitables.
Le post-traitement additif place du matériau supplémentaire directement sur les pièces imprimées et est très efficace pour lisser les pièces tout en ajoutant de la résistance et d’autres propriétés mécaniques. Il existe un large éventail de méthodes allant du remplissage à l’apprêt, en passant par le revêtement, le placage métallique, etc.

Les enduits en pâte , comme les enduits à bois ou les enduits ménagers, sont généralement l’option la plus accessible. Ils sont simplement étalés sur la surface de la pièce et peuvent être facilement lissés avec un léger ponçage. Les enduits en aérosol sont faciles à appliquer mais ne fournissent qu’un mince revêtement de surface, ce qui donne un revêtement plus rugueux. Des options plus robustes, mais plus avancées, sont les charges de résine qui doivent être durcies par l’une des deux méthodes suivantes : mélange avec un durcisseur ou exposition aux UV. Les résines sont disponibles avec différentes viscosités, vitesses de durcissement et fonctionnalités avancées telles que les UV et une température de déflexion thermique élevée. Pour certaines charges durcies aux UV, laisser les pièces au soleil peut suffire, mais d’autres nécessiteront une chambre UV spécialisée.
Lorsque vous utilisez n’importe quel type de revêtement en résine, portez des gants et maintenez l’espace de travail bien ventilé. Assurez-vous de bien connaître les exigences de votre enduit ou de votre revêtement avant de l’appliquer sur une pièce, car cela peut modifier considérablement le temps ou l’équipement requis pour le post-traitement.
Pour certaines charges durcies aux UV, laisser les pièces au soleil peut suffire, mais d’autres nécessiteront une chambre UV spécialisée. Assurez-vous de bien connaître les exigences de votre enduit ou de votre revêtement avant de l’appliquer sur une pièce, car cela peut modifier considérablement le temps ou l’équipement requis pour le post-traitement.

Pour apprêter une pièce plus efficacement, les imperfections et les encoches des couches doivent d’abord être réduites par d’autres méthodes de post-traitement telles que le ponçage ou le remplissage. Assurez-vous que votre apprêt est conçu pour l’adhérence du plastique et convient aux matériaux supplémentaires que vous avez l’intention d’appliquer plus tard. Laissez l’apprêt reposer pendant 24 heures ou selon les instructions contraires.

Pour une surface robuste et lisse, appliquez une résine 2K , qui est un mélange à deux composants de résine avec un durcisseur. Lorsqu’il est combiné, le mélange crée une réaction chimique exothermique qui durcit la résine sur une durée donnée. Il existe une vaste gamme de produits en résine pour une variété d’utilisations : résines de laminage pour les applications de surface mince, résines de coulée pour de plus grands volumes, résines à durcissement rapide et lent et résines avec des additifs (comme l’aluminium, par exemple) pour une amélioration supplémentaire des performances telles que résistance à la température, aux UV ou aux produits chimiques. Pour obtenir la surface la plus lisse lors du revêtement au pinceau, utilisez une résine avec une viscosité « auto-nivelante » appropriée qui uniformisera les coups de pinceau sans que le matériau ne coule de la pièce. Il existe des produits en résine spécialement formulés pour les impressions 3D qui peuvent obtenir des surfaces très lisses après un seul revêtement.
Lors du brossage d’autres matériaux tels que la peinture ou le vernis, il peut être plus difficile d’éviter les coups de pinceau, mais de nombreux revêtements peuvent être poncés après séchage pour obtenir une surface plus lisse. Il est également possible d’appliquer une couche supplémentaire d’un autre matériau, de la résine 2K par exemple, pour obtenir un résultat final plus lisse.

L’approche simple pour les projets de bricolage est une bombe aérosol d’un matériau choisi appliqué dans un espace ventilé/extérieur. Étant donné que cette méthode entraîne généralement un lissage de surface minimal , il est recommandé de poncer d’abord la pièce et d’appliquer plusieurs couches de pulvérisation. L’application d’un apprêt en aérosol peut aider le revêtement en aérosol à adhérer à la pièce. La peinture en aérosol peut être utilisée pour des améliorations esthétiques et le vernis en aérosol peut protéger la surface contre l’écaillage, l’usure et les dommages causés par les UV.
Pour les applications de revêtement par pulvérisation à grand volume ou industrielles , un bras robotisé équipé d’une tête d’outil de pulvérisation peut appliquer une large gamme de revêtements sur une pièce imprimée en 3D. L’application a généralement lieu dans une cabine de pulvérisation avec un filtre à air adéquat. Cette méthode permet une plus large gamme de matériaux, y compris les revêtements par pulvérisation 2K, les apprêts, les peintures, etc., et se traduit par une précision et une uniformité d’application plus élevées . Un bras robotisé accélérera le temps de traitement et rendra possible le post-traitement à grand volume au niveau industriel.
Le revêtement par pulvérisation est le plus approprié pour la finition de grandes pièces , plutôt que d’autres méthodes additives telles que le trempage, la feuille ou le revêtement en poudre. Les dernières méthodes nécessitent toutes une machine ou une cuve pouvant contenir la pièce entière, tandis que le revêtement par pulvérisation n’est limité que par la taille de la pièce dans laquelle il est effectué.

La difficulté de cette technique de post-traitement varie selon la taille et la complexité de votre pièce. Une géométrie simple , comme le panneau latéral légèrement incurvé d’un véhicule, est relativement facile à déjouer, mais les formes complexes sont plus difficiles, certaines étant impossibles à déjouer.
L’emballage est particulièrement adapté pour appliquer des conceptions de surface détaillées sur des pièces imprimées en 3D. Les feuilles adhésives sont disponibles dans une large gamme de couleurs et de motifs , ainsi que des motifs imprimés sur mesure. La feuille peut être appliquée à la main , en étirant le matériau sur les objets pour s’assurer qu’il ne reste aucune imperfection comme des bulles d’air. Les pistolets à air chaud sont souvent utilisés dans le processus pour faciliter l’application et éviter les imperfections. La dorure sous vide automatisera le processus pour des résultats plus rapides et précis afin de garantir que le matériau s’enroule autour de la pièce aussi parfaitement que possible.
La feuille n’est généralement pas adaptée aux pièces complexes car la feuille sera extrêmement difficile à appliquer uniformément et à l’intérieur des cavités.
La difficulté de l’emballage en vinyle varie en fonction de la taille et de la complexité de votre pièce. Une surface lisse – comme les panneaux latéraux d’un véhicule – devrait être raisonnablement simple à déjouer, mais les formes complexes deviendront exponentiellement plus difficiles.

Le processus de trempage typique comprend cinq étapes :
L’hydro-trempage , également connu sous le nom d’impression par transfert d’eau, est une méthode unique pour appliquer des conceptions détaillées sur une impression 3D. La pièce est immergée dans une cuve d’eau propre qui a une couche de matériau flottant à sa surface, généralement un film imprimé soluble dans l’eau ou une peinture à base d’huile. Lorsque la pièce traverse la couche flottante, le film ou la peinture adhère à la surface de la pièce. La tension superficielle de l’eau garantit que le film se courbe autour de n’importe quelle forme. Les meilleurs résultats sont obtenus avec des pièces contenant des géométries légèrement incurvées.
Le revêtement par immersion convient aux géométries complexes et nécessite une certaine expertise dans le matériau de revêtement utilisé. La taille de la cuve détermine la dimension des pièces traitables. Les grandes impressions peuvent ne pas être réalisables , bien que le traitement par lots soit possible pour les petites pièces.

La première étape du revêtement métallique des pièces en plastique est le « placage autocatalytique » qui métallise la surface de l’impression, l’amorçant pour un placage métallique approprié. Ce processus va des peintures métalliques spéciales qui sont simplement brossées ou pulvérisées sur la pièce aux processus industriels impliquant de nombreuses étapes de nettoyage, de gravure, de neutralisation, d’activation, etc. Typiquement, cette première couche est en cuivre ou en nickel, bien que des couches d’argent et d’or soient également possible.
Lors de la deuxième étape du placage métallique, l’impression 3D métallisée est immergée dans un bain pendant une durée spécifique pour déposer une large gamme de métaux comme l’étain, le platine, le palladium, le rhodium et même le chrome. En galvanoplastie , la pièce est placée dans un bain galvanique qui dépose une fine couche de métal de 1 à 50 microns d’épaisseur . Les ions d’anode et de cathode traversent le liquide et adhèrent aux pièces en couches microscopiquement fines. Des processus de métallisation supplémentaires peuvent augmenter l’épaisseur de la surface métallique ou déposer un matériau métallique différent.
Lors de l’utilisation d’une solution métal-acide , les pièces sont immergées dans la solution liquide pendant une durée spécifique, en fonction de l’épaisseur de placage souhaitée. Une réaction chimique attire et fait adhérer les ions métalliques à la surface de la pièce. Une fois retirée du bain, la pièce peut recevoir un revêtement protecteur pour éviter l’oxydation, la corrosion ou le ternissement. Des traitements thermiques peuvent être utilisés pour renforcer l’adhérence de la couche métallique et éviter la fragilité.
Le placage métallique fonctionne généralement bien pour les pièces complexes et peut produire une gamme de qualités de surface, de douceur et d’améliorations mécaniques. Cependant, le processus nécessite de nombreuses étapes et de l’expertise.

Le revêtement en poudre est une méthode courante pour protéger les gros composants métalliques, mais il est difficile à réaliser avec des impressions 3D . Dans le revêtement en poudre traditionnel, les pièces métalliques subissent des températures allant jusqu’à 200 °C , mais la résistance à la température inférieure de la plupart des plastiques imprimés en 3D limite considérablement l’utilisation d’une méthode de post-traitement. Lorsque cela est possible, le revêtement en poudre est très efficace pour la production par lots avec des surfaces uniformes , bien que les cavités puissent être difficiles à post-traiter.
Sans enlever ni ajouter de matière, le post-traitement de changement de propriété redistribue les molécules d’une impression 3D. Des pièces plus lisses et plus résistantes sont obtenues grâce à des traitements thermiques et chimiques.

Cette méthode ne convient pas aux rayures profondes car elle n’est efficace que pour les rugosités de surface légères. Cela peut également facilement déformer la pièce , veillez donc à limiter le temps de chauffage d’une zone. Les meilleurs résultats sont obtenus en balayant de l’air chaud sur la surface pendant plusieurs secondes. La fonte locale n’est pas recommandée pour le lissage de surface global , mais pour le lissage facile et efficace de petits défauts et rayures.

Pour renforcer la pièce à son niveau moléculaire, on la chauffe à sa température de transition vitreuse , mais en dessous de son point de fusion. Atteindre la température de transition vitreuse permet aux molécules de se redistribuer dans une structure semi-cristalline sans faire fondre la pièce au point de se déformer. Les températures de transition vitreuse et de fusion varient selon les matériaux et une certaine expertise est nécessaire pour chauffer les pièces à la bonne température pendant la durée appropriée. Les impressions 3D rétréciront pendant le processus de recuit , ce qui peut être corrigé en augmentant les dimensions d’impression d’origine en conséquence.

Les solvants peuvent être soit chauffés à l’état gazeux, soit vaporisés par brumisation ultrasonique. L’impression 3D est exposée aux solvants vaporisés pendant une durée déterminée : trop courte et la pièce n’est pas suffisamment lissée, trop longue et la pièce peut se déformer et devenir cassante. La plupart des solvants appropriés sont caustiques et combustibles, et nécessitent donc des niveaux de prudence extrêmes , un confinement chimique adéquat et une élimination, et ne doivent être manipulés que par des personnes qualifiées.
De nombreuses machines de lissage à la vapeur sont disponibles pour une utilisation avec une variété de solvants adaptés à différents supports d’impression. Ces machines rendent le processus automatisé et beaucoup plus sûr, mais la plupart ne peuvent traiter que des pièces plus petites en raison des dimensions limitées de la chambre.