Traitement de surface et impression 3D
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imprimer des masques et épargnes silicone pour le thermolaquage

Découvrez comment l’impression 3D silicone apporte une nouvelle solution à l’étape de masquage lors du traitement de surfaces des métaux.
Les masques silicone sur-mesure, réutisables viennent remplacer les adhesifs de masquage et offrent un gain de temps et d’argent pour l’opérateur.

LE TRAITEMENT DE SURFACE

Le post-traitement est l’une des dernières étapes du processus de fabrication d’une pièce. Dans le cadre de l’industrie, cela consiste à effectuer une ou plusieurs opérations pour finaliser l’état final d’une pièce : l’objectif est d’améliorer l’aspect ou la fonction de la surface des matériaux afin de l’adapter aux exigences d’utilisations spécifiques.
Une grande partie de ces opérations sont regroupées dans la famille des « traitements de surface ».

Des sociétés de reconditionnement industriel ou des spécialistes du traitement de surface utilisent chaque jour ces procédés. Les procédés de post-traitement sont une étape importante et avantageuse dans le cycle de fabrication d‘un produit pour de nombreux secteurs comme l’aéronautique, la chimie, l’énergie et le médical.

Au sein de ces secteurs, on distingue différentes catégories de post-traitements. Le post-traitement mécanique, chimique, thermique, la finition (peinture, vernis …)
Par exemple, dans le secteur aéronautique, une pièce usinée en aluminium peut subir les étapes de traitement suivantes : dégraissage > grenaillage > ressuage (contrôle non destructif) > OAC- oxydation anodique chromique > primaire > finition.

Té de fourche et bouchons de masquage imprimés en 3D (en gris)

Tout en tenant compte de la sécurité, de la qualité, des coûts et des délais des opérations, la mission d’un opérateur traitement de surface consiste à préparer la pièce et à effectuer les actions nécessaires (grenaillage, sablage, microbillage, revêtement technique, etc.) en respectant un cahier des charges précis.
Dans la quasi-totalité des cas, certaines zones de la pièce doivent être épargnées, c’est-à-dire ne pas subir le traitement de surface. Les opérations de masquages (zones à masquer) sont à ce titre une problématique importante en termes de complexité de formes, de temps et de ressources pour les opérateurs.
Une fois que la pièce a subi chaque étape du processus de traitement de surface, elle est contrôlée pour valider sa conformité.

Pour répondre aux problématiques de post-traitement sur des pièces aux géométries de plus en plus complexes, l’impression 3D apporte une solution unique et économique. Elle permet de réaliser des masques sur mesures aussi bien pour des petites que pour de moyennes séries.

COMMENT L’IMPRESSION 3D SILICONE RÉPOND AU CAS DU THERMOLAQUAGE ?

Un des traitements de surface des métaux les plus répandus est la peinture.
La peinture industrielle peut être déposée sous forme liquide, en poudre ou par cataphorèse par exemple. Le choix du procédé se fait en fonction de la matière, de la forme de la pièce et de ses conditions d’utilisation après traitement.

Lynxter a participé au projet de rénovation d’une moto Aprilia ETX 350 de 1989 impliquant une étape de thermolaquage : la peinture est pulvérisée sous forme de poudre chargée en électricité statique qui vient se poser sur la surface de la pièce. On procède ensuite à la polymérisation. Après avoir été recouverte de poudre la pièce passe au four à 200°C pour polymériser, fixer la peinture. Ce traitement de peinture est adapté aux véhicules motorisés afin de limiter la corrosion et la trace d’impacts.

Couvre culasse avec décompresseur et masques imprimés en 3D (en bleu)

La moto a été entièrement démontée. Chaque pièce a dû être décapée par sablage pour retirer les traces de rouilles et de peintures avant de subir le thermolaquage.
Face à un cas unique comme celui-ci, les épargnes et le masquage se font manuellement à l’aide d’adhésifs de masquage par exemple. Cette étape minutieuse peut prendre du temps et peut être pénible pour l’agent de traitement de surface. Lynxter a alors imaginé différents outillages de masquage et d’épargne à assembler sur les éléments de la moto.

Cependant le sablage et le thermolaquage sont des traitements agressifs qui peuvent provoquer une réaction avec le support (particules abrasives qui rebondissent, exsudats), il faut donc choisir un matériau qui soit souple, inerte et résistant chimiquement.
Les pièces passent donc en étuve à des températures pouvant atteindre 200°C pour être polymérisées. Il faut donc que le matériau résiste à de fortes températures. C’est là qu’apparait l’évidence, les pièces de masquage et d’épargnes doivent être imprimées en silicone.

Balancier bras oscillant et masques imprimés en 3D (en rouge)

Lynxter choisit un silicone de grade industriel le plus sec possible pour faire face aux problèmes éventuels de mouillabilité. Après avoir effectué quelques tests, les pièces réalisées ont été imprimées en silicone industriel SIL-001 45 ShA par la pompe LIQ21, aujourd’hui disponible sur l’imprimante 3D silicone S300X et l’imprimante 3D modulaire S600D.

Le résultat

– Les pièces traitées ont subi chaque étape sans imprévu. Toutes les pièces en silicone ont maintenu leur position et n’ont pas bougé lors du traitement de surface.
– Les zones masquées ne présentent aucune trace de peinture et d’abrasion à la suite du sablage et du thermolaquage.
– Les pièces en silicone témoignent des traitements imposés, mais ne sont pas endommagées, elles peuvent être de nouveau utilisées. La réutilisation de ces pièces de masquage favorise la répétabilité de l’opération et potentiellement l’économie de geste et d’intervention manuelle entrainant par la suite un gain de temps.
– Aucun n’ébavurage n’est à réaliser après retrait de l’outillage de masquage.
– Le temps de masquage et de démasquage est réduit.

Bouchon d’épargnes et masques imprimés en silicone

L’IMPRESSION 3D POUR TOUT TYPE DE TRAITEMENT DE SURFACE ?

Des traitements thermiques, thermochimiques à l’ingénierie des surfaces, il parait clairement que la fabrication additive est en voie d’apporter de nouvelles solutions au secteur.
L’impression 3D liquide permet de réaliser une pièce de masquage sur mesure dans sa forme, mais aussi dans ses propriétés intrinsèques : en sélectionnant le bon matériau (silicone, TPU, PU) et la bonne dureté, la pièce imprimée peut résister à une grande variété d’expositions et de procédés.

Nous verrons prochainement comment le choix de l’impression de TPU peut lui répondre aux traitements de surface plus agressifs comme le grenaillage.