Traitement de surface et impression 3D – Imprimer des masques et épargnes pour le grenaillage
Pour faire suite à notre article sur l’utilisation de l’impression 3D silicone pour créer des pièces de masquage et d’épargne pour un traitement de peinture, Lynxter s’est, cette fois-ci, penché sur les traitements de surface mécaniques.
Plus abrasif que la peinture, Lynxter a testé différentes matières en condition de grenaillage pour trouver la bonne association matière imprimée / traitement de surface.
Kit de masques imprimé en TPU pour du grenaillage dans l’aéronautique
LES PROCÉDÉS DE TRAITEMENT DE SURFACE MÉCANIQUE
Grenaillage, sablage, microbillage
Il existe une multitude de traitements de surface mécaniques, mais trois sont principalement utilisés :
– Le grenaillage : Ce procédé consiste à projeter de la grenaille métallique, sorte de petits grains, billes ou particules en métal sur la surface d’un objet pour améliorer l’aspect extérieur de la pièce. Ce traitement de surface permet d’exercer des compressions bénéfiques à la durabilité (protection supplémentaire à la fatigue, corrosion, fissure) tout en renforçant les propriétés mécaniques de la pièce en surface. Elles sont aussi utilisées pour nettoyer les pièces de toutes contaminations (rouilles, poussières, peintures, revêtements…).
– Le sablage : Ce procédé consiste à projeter du sable à haute vitesse sur un objet. Il est principalement utilisé pour nettoyer la pièce des impuretés ou des traces de peintures, elle apporte également une rugosité qui permet une meilleure adhérence des revêtements ou peintures effectuées par la suite.
– Le microbillage : Tout comme le grenaillage, ce procédé consiste à projeter des microbilles de verres ou de céramiques sur un objet. Elle permet de nettoyer et décaper la pièce, mais cette fois-ci avec plus de douceur adaptée aux pièces et surfaces fragiles.
Toutes ces opérations ciblent fréquemment des zones précises d’un objet et nécessitent des obturateurs ou des outillages de masquage dans le but de pouvoir épargner les zones ne devant pas être traitées. Ces outillages sont généralement composés d’une matière souple pouvant épouser les formes courbées et pouvant amortir des impacts.
Opération de grenaillage et résultat du test de masquage de la pièce imprimée en TPU
COMMENT L’IMPRESSION 3D DE MATIÈRES SOUPLES RÉPOND AUX BESOINS DE TRAITEMENT DE SURFACE ?
Tester en contexte les impressions 3D
LYNXTER a voulu étudier l’efficacité et les bénéfices de la fabrication additive pour le post-traitement d’une pièce usinée.
L’objectif était de réaliser 3 outillages de masquage permettant de s’adapter parfaitement à une géométrie de type denture.
Le design de l’outillage a pu être réalisé rapidement par 1 dessinateur industriel (environ 2 heures de conception) et l’impression des 3 pièces a pu être lancée en temps masqué (environ 8h) sur la S600D et la tête-outil FIL21.
À ce jour, les opérateurs réalisent ces outillages en tournage conventionnel à partir de bars de thermoplastique (type POM, Ertalon…). Ce qui nécessite une ressource dédiée et qualifiée, ainsi que d’avoir de la matière en stock. De plus le procédé ne permet pas de réaliser tout type de géométrie.
Dans d’autres cas, ils doivent faire appel à de la sous-traitance avec des délais de plusieurs semaines. Ce qui est contraignant.
L’intégration de l’impression 3D permet une simplification de mise en œuvre et une réduction du temps de masquage. Cela soulage fortement un poste d’opérateur perçu comme pénible.
Ainsi nous avons pu développer un outillage rapide répondant parfaitement au besoin.
Paramètres du procédé de grenaillage :
– Type de billes : acier 0.4mm
– Pression : 30 Psi – 2 Bars
– Durée : 10 secondes
– Distance moyenne entre la buse et la pièce : 15cm
Des tests ont été réalisés à 60 Psi – 4 Bars pendant 1 minute (paramètres extrêmes jamais utilisés) afin de tester la résistance à l’abrasion du TPU.
Le résultat valide l’utilisation du TPU pour ces procédés :
– Réaction : le revêtement TPU n’a produit aucune réaction avec le traitement.
– Maintien : la pièce n’a pas bougé pendant le traitement.
– Démasquage : les pièces s’enlèvent facilement et ne laisse aucun résidu.
– Compatibilité :
L’impression 3D de TPU et de silicone permet aujourd’hui de produire des pièces de masquage parfaitement adaptées au post-traitement des pièces métalliques.
Le filament TPU est un matériau d’impression 3D flexible, souple et résistant. Il propose de nombreux avantages par ses propriétés techniques :
– Bon allongement (300 à 580%)
– Des duretés de 70 à 95 shA
– Bonne résistance à la traction
– Bonne résistance à l’abrasion
– Une température max d’utilisation de 80°C
La tête-outil d’impression 3D Direct Drive FIL21 de Lynxter permet d’imprimer les filaments souples comme le TPU, TPE et TPC.
Peu onéreux et simple à imprimer, le TPU est un excellent choix pour imprimer des pièces de masquage destiné au grenaillage.
Pièce de masquage en TPU Ø260 mm x H50 mm pour l’aéronautique
Cependant, les procédés de post-traitements chimiques ou de finition peinture ont des contraintes différentes : solvant très agressif et corrosif, étuvage à haute température… Et dans ces cas-là, le TPU n’est pas le bon candidat. Le silicone est cependant capable de répondre à l’ensemble de ces contraintes.
Très peu d’acteurs sont aujourd’hui en mesure d’imprimer des matériaux élastomères. Et encore moins sur des procédés d’extrusion de matière permettant une impression rapide et une utilisation directe.
La société Lynxter est pionnière dans l’impression 3D liquide et propose une technologie d’impression 3D de silicone. Grâce aux imprimantes 3D professionnelle S600D et S300X et aux têtes-outils silicone LIQ11 et LIQ21, Lynxter offre la possibilité de réaliser des pièces en silicone aux duretés plus basses. Comme le TPU, le silicone offre de nombreux avantages par ses propriétés techniques :
– Excellent allongement (entre 300% et 1000%)
– Bonne résistance chimique
– Résistance à la température : jusqu’à 260 °C.
– Des duretés 5 shA à 40 shA
L’imprimante 3D modulaire S600D permet d’imprimer sur une même machine des matières souples ou des matières liquides allant de 5 Shore A jusqu’à 95 shA, et de répondre à de nombreux cas de masquage industriel.
L’imprimante 3D silicone S300X permet quant à elle d’imprimer des silicone et polyuréthane avec un support soluble et donc de realiser des formes géométriques complexes.
De nouvelles matières sont en cours de développement pour élargir cette gamme de matériaux afin d’apporter une nouvelle solution de masquage dans des conditions extrêmes.
