Guide du Cerakote : le revêtement céramique pour les pièces imprimées en 3D par SLA et SLS

groupe de pièces imprimées en 3D et revêtues de Cerakote

Les revêtements céramiques offrent des avantages à la fois en termes de performances et d’esthétique pour toute une série de matériaux. Leur résistance aux produits chimiques et à la température fait des pièces revêtues de céramique un produit idéal pour de nombreux secteurs tels que l’automobile et l’aérospatiale, où des environnements extrêmes peuvent endommager les pièces, ainsi que pour les produits de consommation, qui nécessitent une bonne qualité de surface.

Ce livre blanc explique comment revêtir des pièces imprimées en 3D avec les techniques de stéréolithographie (SLA) et de frittage sélectif par laser (SLS) grâce au procédé Cerakote, un revêtement céramique développé par NIC Industries.

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Comment imprimer en 3D des pièces de haute performance avec des revêtements céramiques avancés

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Qu’est-ce que le Cerakote ?

Le Cerakote est un revêtement céramique fin et performant développé par NIC Industries qui offre de nombreux avantages mécaniques et esthétiques. 

Avantages du revêtement Cerakote

Le Cerakote possède d’excellentes propriétés de résistance à la température, aux produits chimiques et aux UV. Ces propriétés vous permettent de créer des pièces imprimées en 3D capables de résister à des environnements difficiles pendant de longues périodes. Le Cerakote peut être appliqué dans des épaisseurs allant de 0,00635 à 0,0254 mm, et a donc un impact minimal sur la précision dimensionnelle d’une pièce. Pour les pièces d’un assemblage fonctionnel, un revêtement épais pourrait modifier les tolérances requises et créer des frictions. Le revêtement Cerakote est très fin, ce qui permet aux assemblages de fonctionner sans problème. 

La finesse et l’adhérence forte et durable du Cerakote peuvent également donner des avantages esthétiques à une pièce. La Cerakote est disponible dans une large gamme de teintes, ce qui permet de créer des composants finaux uniques dans la couleur de votre choix. Le Cerakote permet d’obtenir une couleur solide totalement opaque, allant du blanc brillant au noir foncé, le tout sans couche de base ni apprêt. Ce revêtement monocouche est une option unique pour créer des pièces SLA et SLS colorées avec un revêtement à application unique.

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Revêtement en céramique pour les pièces imprimées en 3D SLA avec Cerakote

Découvrez les techniques de revêtement céramique permettant de créer des pièces finales imprimées en 3D par SLA plus esthétiques et plus fonctionnelles, grâce à un processus de travail Cerakote facile et évolutif.

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Le Cerakote et les pièces imprimées en 3D

Généralement, la majorité des pièces céramiques sont en métal, mais avec l’adoption croissante de l’impression 3D pour créer des pièces d’utilisation finale, les plastiques revêtus de Cerakote sont des alternatives plus rapides à fabriquer et moins coûteuses que les pièces métalliques. La résistance à la chaleur et aux produits chimiques des pièces revêtues de Cerakote sont des qualités qui ont un impact particulier sur les pièces imprimées en 3D. Les pièces plastiques imprimées en 3D sont sensibles à l’exposition aux UV et peuvent se dégrader quand elles sont par exemple exposées au soleil de façon prolongée. Avec une seule couche, le Cerakote peut protéger complètement les pièces contre toute exposition, ce qui permet aux utilisateurs de tirer parti de la liberté de conception qu’offre l’impression 3D pour fabriquer des pièces exposées aux éléments, comme dans les secteurs de l’automobile et des équipements sportifs. Le Cerakote peut également sceller et lisser une partie de la surface poreuse, améliorant ainsi des matériaux déjà performants comme le nylon imprimé en 3D par SLS, tout en améliorant leur esthétique, leur résistance aux produits chimiques et leur résistance à la chaleur. 

La combinaison du Cerakote et de l’impression 3D ouvre de nouvelles possibilités grâce à la liberté de conception et à la personnalisation qu’elles permettent. Les pièces métalliques fabriquées avec des méthodes traditionnelles peuvent offrir une protection aux UV, mais n’offrent pas la liberté de conception de la fabrication additive. L’impression 3D offre une souplesse de conception et une capacité de personnalisation, mais n’a pas la résilience des techniques de fabrication traditionnelles. Ensemble, ces deux procédés offrent aux ingénieurs, aux concepteurs et aux fabricants davantage de possibilités de créer à la demande ou en faibles volumes des pièces robustes, attrayantes et durables qui optimisent les méthodes de fabrication.

deux engrenages pivotants imprimés en 3D par SLS, un revêtu de Cerakote et un avant finition

Un engrenage pivotant imprimé par SLS, non revêtu (à gauche) et revêtu de Cerakote (à droite). Le Cerakote est un matériau idéal pour ces engrenages, qui nécessitent un assemblage et un contact sans frottement avec d’autres pièces, et doivent résister à l’usure.

Comment appliquer le Cerakote

Pour appliquer le Cerakote, l’une des options consiste à trouver un applicateur certifié qui revêtira les pièces pour vous. Pour les applications uniques destinées à des tests ou à des preuves de concept, faire appel à un sous-traitant peut être est moins coûteux et plus rapide. Cerakote dispose d’un vaste réseau d’applicateurs certifiés dans le monde entier. Dans la base de données, vous pouvez également les filtrer selon le type de travail accepté par l’applicateur certifié, en l’occurrence des pièces imprimées en 3D.

Pour ceux qui souhaitent intégrer le procédé Cerakote en interne, NIC Industries vend des ensembles d’équipements recommandés pour différents flux de travail et à différents prix. La dépense la plus importante est la cabine de pulvérisation requise et, pour ceux qui envisagent d’appliquer des revêtements de la série H et Elite, un four de post-polymérisation supplémentaire. Pour ceux qui cherchent à revêtir beaucoup de pièces avec du Cerakote, NIC Industries dispose d’une plateforme robotique polyvalente qui peut revêtir de grands volumes chaque jour.

Le robot Cerakote applique le revêtement sur les pièces

Le robot Cerakote de SMI Finishers à Amesbury, MA, applique rapidement une couche uniforme sur les pièces, ce qui permet d’augmenter la productivité.

Lorsque vous appliquez le Cerakote en interne, une fois que vous avez acheté l’équipement nécessaire et effectué les tests appropriés, vous pouvez très facilement appliquer le revêtement avec un pistolet HVLP. Il est possible d’imprimer en 3D des gabarits, des fixations et des masques pour s’assurer que les pièces complexes peuvent être manipulées et ainsi garantir un revêtement complet, uniforme et intégral.

Guide d’application rapide du Cerakote

  1. Préparez la surface de la pièce en la sablant avec de l’oxyde d’aluminium ou du sable grenat de 100 grains à 40 psi. 
    1. Remarque : le sablage avec des billes de verre ne suffira pas. En effet, les billes de verre n’attaquent pas suffisamment la surface de la pièce et le revêtement n’adhérera pas.
  2. Essuyez la pièce avec un nettoyant tel que Prep ALL pour éliminer les huiles et les contaminants.
  3. Positionnez les pièces de manière à pouvoir les manipuler et les tourner facilement pour obtenir un revêtement uniforme.
  4. Mélangez le revêtement.
    1. Si vous souhaitez un revêtement très brillant, mélangez le produit Catalyst recommandé avec le revêtement avant l’application. 
    2. Filtrez ensuite le mélange à travers un maillage de 100, 150 ou 325, selon les instructions concernant la série de revêtement donnée.
  5. Vaporisez le revêtement avec un aérographe.
  6. Post-cuisson
    1. Pour les pièces des séries H et Elite, laissez-les deux heures dans un four à 82 °C.
    2. Pour les pièces de la série C, laissez sécher à l’air libre pendant cinq jours.
       

Masques imprimés en 3D pour le revêtement de Cerakote

Le masquage, qui consiste à recouvrir des parties d’une pièce lors d’un processus de peinture ou de finition, prend beaucoup de temps et nécessite une main-d’œuvre importante. Pour les entreprises qui ont intégré un robot Cerakote dans leur flux de travail, le masquage manuel des pièces avec du ruban adhésif peut vite devenir fastidieux, étant donné le nombre important de pièces. Les masques imprimés en 3D peuvent être réutilisés à l’envi et conçus spécifiquement pour chaque pièce, de sorte qu’il ne faut que quelques secondes pour les placer et les retirer. Grâce à l’impression 3D, le masquage ne doit plus être un problème pour revêtir de Cerakote de grandes quantités de pièces. Les masques imprimés par SLA et par SLS sont faciles à concevoir et à imprimer en masse, et peuvent être retirés facilement une fois le processus de finition terminé.

Test de pièces revêtues de Cerakote

L’efficacité du revêtement et les performances de la pièce finale dépendent de l’adhérence entre le revêtement et la pièce. Les tests chimiques sont un autre moyen de garantir une bonne adhésion et de s’assurer que la combinaison du substrat et du revêtement peut résister aux environnements exigeants. C’est par exemple le cas des composants de moteurs automobiles, où des corrosifs comme le diesel peuvent dégrader la qualité des pièces, qu’elles soient en métal ou en plastique. L’entreprise NIC Industries a effectué nombre de ces tests elle-même, et les utilisateurs devraient consulter les résultats avant de mener leurs propres tests. 

Pour connaître les résultats complets des tests, téléchargez dès aujourd’hui le livre blanc Cerakote.

Coût des pièces imprimées en 3D par SLS et revêtues de Cerakote

La combinaison de pièces imprimées en 3D par SLS et d’un revêtement céramique haute performance constitue une solution idéale pour les applications finales exigeantes sur le plan esthétique et mécanique. Elle offre une alternative rentable au moulage par injection pour la production de faibles volumes et la personnalisation de masse.

À l’aide de la pièce échantillon imprimée par Formlabs sur les imprimantes 3D SLS de la série Fuse et revêtue de Cerakote, nous allons examiner le coût des matériaux et de la main-d’œuvre pour fabriquer en petites séries des biens de consommation revêtus de Cerakote.

télécommande de réalité virtuelle (VR) imprimée en 3D par SLS et revêtue de Cerakote

Cette télécommande de réalité virtuelle imprimée en 3D combine la légèreté et la durabilité de l’impression 3D SLS avec les couleurs vives, la résistance aux UV et la stabilité accrue des pièces revêtues de céramique. Elle est imprimée en deux parties et revêtue de deux couleurs distinctes.

MatériauCoût des matériauxCoût de la main-d’œuvreCoût par pièce
Impression avec la Fuse 1+ 30WNylon 12 Powder4,48 $ (tenant compte de la poudre perdue)2,96 $7,80 $
Revêtement Cerakote de la partie supérieureH-175 Robins Egg Blue0,80 $0,63 $*1,43 $
Revêtement Cerakote de la partie inférieureH-140 Bright White1,07 $0,63 $*1,69 €
Assemblage complet---10,92 $

*Basé sur un taux de 75 $/h pour un applicateur certifié, ce prix peut être considérablement réduit grâce à l’utilisation de la plateforme d’application robotisée de Cerakote. La Fuse 1+ 30W peut produire 36 assemblages de cette télécommande (36 pièces supérieures et 36 pièces inférieures) en 24 heures et 27 minutes, ce qui permet de produire plus de 200 pièces en une seule semaine.

Applications pour les pièces imprimées en 3D et revêtues de Cerakote

Le besoin de pièces imprimées en 3D ne fait que croître, et Cerakote ne fait qu’augmenter le nombre de secteurs et d’applications dans lesquelles la fabrication additive peut avoir un impact significatif. Pour certaines applications, une pièce en plastique imprimée en 3D est moins coûteuse à fabriquer, mais pas assez solide. Le revêtement de Cerakote peut alors améliorer son module de traction. La tolérance à la chaleur et la résistance aux produits chimiques élargissent encore les possibilités.

Fabrication automobile

Les constructeurs automobiles ont déjà commencé à intégrer l’impression 3D dans leurs flux de travail, afin d’alléger les pièces généralement usinées, de sécuriser les chaînes d’approvisionnement, de proposer des pièces personnalisées et de réduire les coûts grâce à des gabarits, des fixations et des pièces de réparation peu coûteux et rapides à fabriquer. 

Désormais, grâce à un flux de travail simple alliant impression 3D et revêtement de Cerakote, les pièces peuvent résister à des températures plus élevées et à une plus longue exposition aux UV, ce qui donne accès à plus d’applications finales. Qu’il s’agisse de voitures de luxe uniques et personnalisées ou de prototypes fonctionnels, les pièces 3D revêtues de Cerakote peuvent être utilisées dans les moteurs et sur les parties extérieures.

trois pièces imprimées en 3D et revêtues de Cerakote, pour des applications automobiles

Les pièces revêtues de Cerakote résistent mieux aux températures élevées et à une exposition prolongée aux UV, ce qui les rend idéales pour les applications automobiles, notamment lorsque la légèreté améliore les performances globales du véhicule. 
 

Outillage et fixations

L’autolubrification et la résistance aux températures élevées font des pièces revêtues de Cerakote un excellent choix pour le moulage par injection, le formage de tôle, le thermoformage ou d’autres applications d’outillage. La résistance accrue des pièces imprimées en 3D et revêtues de Cerakote améliore la durabilité des fixations et des gabarits : vous pouvez ainsi utiliser de nombreuses fois vos aides à la fabrication.

outillage imprimé en 3D

Moule à injection imprimé avec l’imprimante SLA Form 3+ de Formlabs, puis revêtu de Cerakote. Fabriqué par Alba Enterprises, et utilisé dans la machine de moulage par micro-injection Babyplast. 

Produits de consommation

La résistance et les couleurs vives du Cerakote en font une option de finition parfaite pour les biens de consommation à usage final. Si l’impression 3D donne accès à la personnalisation de masse, Cerakote offre encore plus de possibilités en permettant de créer des produits d’utilisation finale résistants aux UV, durables, et présentant toutes les caractéristiques des pièces moulées par injection.

montures de lunettes imprimées en 3D et revêtues de Cerakote

Se lancer avec le Cerakote

Si vous souhaitez en savoir plus sur le Cerakote et connaître ses applications pour les pièces imprimées par fabrication additive, contactez nos experts.

Vous pouvez également programmer une visite des salles d’exposition de Formlabs à Berlin ou de Cerakote à White City, dans l’Oregon.

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