Avec le développement de la technologie d’impression 3D, de plus en plus d’utilisateurs l’utilisent pour la R&D de produits ainsi que pour la production de masse. Bien que l’application de l’impression 3D devienne de plus en plus mature, il existe encore des problèmes visibles sur la surface des produits imprimés, tels que des lignes de couche évidentes et des surfaces rugueuses. Le lissage à la vapeur et le polissage par vibration sont les deux principaux moyens de post-traitement pour améliorer cela. Jetons maintenant un coup d’œil aux comparaisons des deux méthodes.
Lissage à la vapeur
Le lissage à la vapeur, également connu sous le nom de lissage chimique à la vapeur, est une technique qui consiste à exposer des pièces imprimées à un environnement solvant pour un traitement de surface. Dans les procédés industriels de lissage à la vapeur, des pièces individuelles ou multiples sont soigneusement suspendues dans une chambre fermée pour maximiser l’exposition. Un mélange de solvants chimiques (tels que le FA 326) est injecté et pulvérisé dans la chambre où il se condense et durcit sur les pièces, éliminant ainsi les irrégularités de surface grâce à une fusion contrôlée. Lorsque la température de la chambre augmente, le solvant résiduel s’évapore et est récupéré. La pièce finale devient étanche tout en conservant ses surfaces intérieures lisses, ses dimensions précises et son volume matériel d’origine.
Pour obtenir des résultats optimaux de lissage à la vapeur, il est recommandé d’utiliser un équipement de qualité industrielle spécialement conçu pour le lissage à la vapeur d’impression 3D dans un environnement contrôlé. Pour ceux qui s’intéressent aux méthodes de bricolage, l’acétone ou l’éthanol peuvent être utilisés comme solvants chimiques pour obtenir un lissage à la vapeur. Cependant, il faut faire preuve de prudence et des mesures de sécurité et de l’équipement appropriés doivent être en place.
△ Le côté gauche est la section lisse à la vapeur, et le côté droit est le traitement de surface standard (Crédit photo: ProtoLabs)
Polissage par vibration
D’autre part, le polissage par vibration n’utilise pas de produits chimiques pour le traitement de surface. Au lieu de cela, il s’appuie sur des supports de meulage pour améliorer la surface des pièces imprimées en 3D. Dans ce processus, plusieurs pièces imprimées en 3D sont placées dans un bol vibrant rempli de produits de meulage sélectionnés et de lubrifiant composé. Lorsque la machine est allumée, le bol commence à bouger, créant un frottement mécanique entre les pièces et le support de meulage. Ce processus soustractif peut minimiser et enlever en douceur la couche extérieure du matériau pour améliorer la qualité de surface des pièces. Le polissage par vibration nécessite des mesures et des équipements spéciaux et propose deux méthodes: la méthode de vibration et la méthode de culbutage. La méthode de vibration est particulièrement adaptée aux objets plus grands avec moins de détails et peut obtenir les résultats souhaités plus rapidement.
Le choix d’abrasifs ou de copeaux est crucial dans le polissage par vibration. Les fragments abrasifs peuvent être fabriqués avec de la céramique, du plastique ou de l’acier, chacun produisant des résultats différents. Les abrasifs céramiques sont particulièrement efficaces pour éliminer les bavures et obtenir une finition de surface brillante. En raison de leur haute densité, ils peuvent résister à une pression élevée et conviennent au traitement de pièces en acier inoxydable, en métal et en plastique. Les abrasifs plastiques sont idéaux pour le traitement en douceur de surfaces délicates et douces. Ils viennent en forme de pyramide ou de variétés de forme conique. En outre, Walther Trowal a également développé des abrasifs en forme de raccord qui conviennent aux pièces délicates ultra-petites dans les zones difficiles d’accès. Les abrasifs à grenailles en acier ont principalement une forme sphérique permettant une élimination minimale de la matière, ce qui les rend particulièrement adaptés au polissage et au nettoyage mécanique des pièces en métal, en argent ou en aluminium, garantissant des surfaces lisses et sans rayures.
△Les abrasifs à base de céramique peuvent résister à une pression élevée. (Source : Vibrafinish)
En plus des abrasifs, des lubrifiants, également appelés composés, sont nécessaires. Ces composés sont utilisés pour absorber et éliminer l’usure des pièces, ainsi que pour les nettoyer et les dégraisser. Pour le traitement des pièces métalliques, des composés acides peuvent être utilisés pour le décapage. Après traitement, un séchage est nécessaire. Les pièces peuvent être placées dans un séchoir vibratoire pour le séchage avec des milieux de séchage chauffés tels que des épis de maïs, des gruaux de coquille de noix ou des morceaux de bois.
Matériaux compatibles
Le lissage à la vapeur est compatible avec la plupart des polymères et élastomères d’impression 3D. Les matériaux courants adaptés au lissage à la vapeur comprennent l’acrylonitrile styrène acrylate (ASA), l’acrylonitrile butadiène styrène (ABS), le polystyrène résistant aux chocs (selon la machine), le nylon 11 (PA 11), le nylon 12 (PA 12), le polypropylène (PP) et le polycarbonate / acrylonitrile butadiène styrène (PC-ABS). Cependant, il convient de noter que le TPU et certains filaments spéciaux ne sont pas recommandés pour le lissage à la vapeur. Chaque solvant tel que l’acétone, la méthyléthylcétone (MEK), le tétrahydrofurane (THF), le dichlorométhane (DCM) et l’acétate d’éthyle a ses propres considérations d’efficacité et d’application.
D’autre part, le polissage par vibration est compatible avec de nombreux matériaux différents. Par exemple, le polissage par vibration peut être utilisé non seulement pour les pièces imprimées en 3D fabriquées avec des plastiques thermodurcissables, des plastiques thermoplastiques et des élastomères (tels que le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP) ou le polyéthylène téréphtalate (PET)), mais également pour des métaux tels que l’aluminium, l’acier inoxydable, le cuivre ou le laiton. Cela en fait une méthode plus polyvalente qui peut être utilisée comme technique de post-traitement pour diverses technologies d’impression 3D telles que FDM / FFF et la fusion sur lit de poudre.
△Avant et après comparaison des pièces métalliques traitées par polissage par vibration (Source : Acton Finishing)
Limites et avantages des techniques de post-traitement
Les deux méthodes présentent de nombreux avantages en termes d’apparence de surface et de performances. Le lissage à la vapeur permet d’obtenir des surfaces aussi lisses et imperméables que les pièces moulées par injection, tout en améliorant l’allongement, la résistance à la traction, les performances de flexion, le maintien des caractéristiques, la résistance et la précision des pièces. D’autre part, le polissage vibrattion ne peut pas obtenir l’imperméabilité, mais il peut fournir des surfaces exceptionnellement lisses en supprimant les marques de revêtement et en produisant des surfaces résistantes aux rayures et à la saleté. Les pièces traitées à l’aide de méthodes de polissage par vibration et de lissage à la vapeur peuvent produire des surfaces lisses d’aspect brillant. Cependant, comparé au polissage par vibration, le lissage à la vapeur fournit une surface plus brillante. De plus, les pièces traitées avec un polissage par vibration présentent une expérience tactile nettement plus douce et plus agréable.
D’autre part, le polissage vibrattion convient à une gamme plus large de pièces imprimées en 3D que le lissage à la vapeur, car il peut s’adapter à toutes les exigences personnalisées, aux propriétés des matériaux et aux structures en choisissant différents abrasifs / méthodes. Tant que ce processus est toujours effectué de manière professionnelle par des experts, le polissage par vibration applique presque tous les composants imprimés en 3D. Cependant, l’aileron de vibraotry peut entraîner une perte de forme géométrique pour certains composants. Par exemple, les angles et les extrémités d’un composant peuvent devenir trop arrondis et perdre leur forme, ce qui ne se produit pas avec le lissage à la vapeur. De plus, le polissage par vibration nécessite parfois d’autres procédures de séchage par la suite, ce qui prolonge le processus.
Champs d’application
Le lissage à la vapeur est une technologie privilégiée dans des industries telles que le médical, l’automobile et l’aérospatiale pour traiter des pièces antibactériennes imperméables sans substances chimiques. En ce qui concerne le polissage par vibration, les industries médicale, automobile et sportive bénéficient particulièrement de cette technique. Dans chaque domaine, une surface lisse (en particulier les composants métalliques) est essentielle pour assurer le bon fonctionnement et les conditions de sécurité des pièces. Cependant, le lissage à la vapeur et le polissage par vibration peuvent être mis en œuvre tout au long du cycle de développement du produit, transformant les modèles conceptuels en prototypes en produits finaux, et ont été largement utilisés dans diverses industries, notamment le médical, l’automobile et les biens de consommation. Par exemple, les pièces traitées à l’aide de techniques de polissage par vibration comprennent les pièces automobiles ou les équipements sportifs tels que les patins à glace ou les équipements de fitness. En outre, les bijoux et les couverts sont également polis à l’aide de techniques de polissage par vibration pour un usage grand public. Un exemple dans l’industrie automobile où les composants lissés à la vapeur sont fréquemment utilisés est les composants internes des véhicules, tels que les tableaux de bord, les poignées de porte et les éléments de console centrale. Le lissage à la vapeur est également utilisé pour les pièces d’avion dans l’industrie aérospatiale, telles que les ailes, les conduits d’air et les composants de moteur.
△ Lissage à la vapeur couramment appliqué sur les pièces d’avion dans l’industrie aérospatiale (Source de l’image: Fast Radius)
Les fournisseurs et les prix
Différents prestataires de services, tels que SPALECK GmbH, VibraFinish ou Rohde AG, proposent des services de polissage par vibration pour les particuliers et les entreprises. Pour le lissage à la vapeur, les fournisseurs de services bien connus incluent Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs et Hubs. Ils fournissent des services de lissage à la vapeur par le biais de machines de solutions de post-traitement désignées ou basées sur les spécifications des matériaux. 3Faktur est une société allemande qui offre à la fois des services de lissage à la vapeur et de polissage par vibration. Les machines de lissage à la vapeur populaires comme la série AMT PostPro3D et la série Powerfuse S sont fournies respectivement par Xometry et DyeMansion. Les protolabs et les hubs utilisent la technologie SLS (frittage laser sélectif) avec les matériaux MJFHPA 12 (Multi Jet Fusion High-Performance PA 12), PA 12 (Polyamide 12), MJF Ultrasint™TPU-01.
En ce qui concerne le polissage par vibration, les grandes machines industrielles produites par des fabricants comme Walther Trowal AVATec ou Garant ont des prix allant de 18 000 $ à 21 000 $ (17 000 € à 20 000 €). Le prix d’un abrasif de 2 kg varie de 21 $ à 44 $ US (20 € à 40 €), tandis qu’un composé de 5 litres coûte approximativement le même prix (21 $ - 44 $ US / 20 € - 40 €). Les prix peuvent varier considérablement en fonction de la quantité et de la taille des pièces à traiter. Pour les services de lissage à la vapeur, le coût par pièce peut varier de 5 $ à 15 $ US (4 $ - 14 €) selon la complexité; Bien que de nombreux fabricants n’offrent généralement ce service qu’en lots d’au moins dix pièces. Le coût d’achat d’un dispositif de lissage vapot lui-même est d’environ 10 000 $ à 30 000 $ US (11 000 € - 33 000 €), selon la région, le fabricant et le niveau de qualité.
