Fabriquer un clavier personnalisé en plastique recyclé grâce à des moules d'injection imprimés en 3D

Juan Ignacio Carmona, un concepteur de produits basé en Espagne, a réalisé son projet de thèse à l'aide d'une imprimante 3D stéréolithographique (SLA) Form 3 et d'une presse à injection de bureau HoliPress. 

Le projet consistait à créer un clavier mécanique personnalisé avec le logiciel CAO Blender. Ses touches en plastique recyclé sont fabriquées avec des moules imprimés en Rigid 10K Resin sur la Form 3.

L'ABS, un thermoplastique dérivé du pétrole, est l'un des matériaux les plus couramment utilisés dans l'impression 3D par dépôt de fil fondu (FDM) en raison de sa résistance et de sa durabilité. Il n'est pas biodégradable puisqu'il est à base de pétrole, mais comme il s'agit d'un thermoplastique, il peut être recyclé s'il est correctement séparé des autres plastiques.

L'ABS est un matériau idéal pour le moulage et est utilisé pour mouler des pièces en plastique telles que les blocs LEGO. À l'état liquide, il est très malléable et peu adhérent, ce qui permet une grande précision et des détails fins, et l'empêche de coller au moule. Il refroidit également rapidement et présente une faible contraction thermique, ce qui rend le processus de moulage simple et rapide.

En plus d'améliorer l'esthétique du produit, l'utilisation d'ABS recyclé a également apporté une valeur ajoutée au produit, puisqu'elle a permis de réutiliser des matériaux qui auraient autrement été gaspillés. Outre le fait qu'elle soit bénéfique pour l'environnement, l'utilisation de plastiques recyclés peut attirer les consommateurs pour qui la durabilité et le respect de l'environnement sont importants.

Los Hacedores, le partenaire madrilène de Formlabs avec lequel M. Carmona a collaboré pour réaliser le projet, est spécialisé dans l'impression et la modélisation 3D, et utilise souvent le logiciel Blender. Libre et gratuit, Blender est l'un des programmes de modélisation 3D les plus connus et les plus utilisés au monde, mais il est également réputé pour être complexe à apprendre en raison de sa grande variété de fonctionnalités et de commandes.

C'est pourquoi l'équipe de Los Hacedores a identifié les touches du pavé numérique utilisées dans Blender et les a colorées sur base de leur fonction pour en faciliter l'utilisation, ce qui a contribué à améliorer l'efficacité de l'entreprise. L'objectif de ce projet était d'avoir recours au moulage par injection pour créer un pavé numérique autonome compatible avec un ordinateur et personnalisable, supportant par exemple l'attribution de fonctionnalités à différentes touches.

Pour ce projet, M. Carmona a utilisé une imprimante 3D SLA Form 3 et une machine de moulage par injection de bureau HoliPress.

La Form 3 est une imprimante professionnelle abordable et compacte qui offre une large gamme de matériaux, y compris des matériaux techniques avancés parfaits pour le moulage. M. Carmona a essayé différentes résines pour fabriquer les moules, notamment Grey Pro Resin, High Temp Resin et Rigid 10K Resin.

• Rigid 10K Resin est le matériau recommandé par Formlabs pour les moules d'injection, car elle allie solidité, rigidité et résistance thermique. Il s'agit d'un matériau de qualité industrielle à charge élevée en verre, avec une TFC de 218 °C à 0,45 MPa et un module de traction de 10 000 MPa.

• High Temp Resin peut également être considérée comme une alternative à Rigid 10K Resin. Cette résine a une TFC de 238 °C à 0,45 MPa, la plus élevée parmi les résines Formlabs, ce qui lui permet de supporter des températures de moulage élevées. Cependant, les pièces imprimées avec High Temp Resin sont plus fragiles que celles en Rigid 10K Resin et se briseront beaucoup plus vite sous la pression.

• Grey Pro Resin offre une troisième option, mais elle ne convient que pour les pièces de petite taille ou les petites séries, comme dans le cas du moulage par injection de bureau. Ce matériau ne doit être choisi qu'en cas de faibles températures et pressions, ainsi que lorsque la précision dimensionnelle de votre pièce moulée est moins essentielle. Les moules fabriqués en Grey Pro Resin se plieront avant de se briser, ce qui détériore leur précision au fil du temps.

Ces propriétés sont résumées dans le tableau ci-dessous, où plus de points indiquent une meilleure performance selon la contrainte.

HoliPress est une machine de moulage par injection qui se compose d'un tube avec des résistances qui permet de chauffer et de faire fondre le matériau. Un piston manuel ou automatisé est ensuite utilisé pour injecter le matériau dans un moule, ce qui permet de créer des formes plus complexes qu'avec d'autres technologies. 

Les machines de moulage par injection ont généralement un coût élevé et une grande taille, car elles sont conçues pour un usage industriel. La machine HoliPress offre non seulement une taille et un prix plus accessibles pour le prototypage et la production de faibles volumes en interne, mais est également plus facile à utiliser grâce à son contrôleur thermique et à son piston manuel. Bien que sa capacité d'injection ne soit pas très élevée (16 cm3 maximum), cela n'a pas posé de problème pour le projet en raison de la petite taille des pièces nécessaires.

« En y consacrant assez de temps et d'énergie, chacun peut obtenir des résultats similaires chez soi sans avoir besoin d'une grande installation ou d'une usine », a déclaré M. Carmona.

Ce projet montre bien le potentiel que possèdent l'impression 3D de bureau et le moulage par injection, ainsi que la beauté et le caractère unique des produits fabriqués à partir de matériaux recyclés. 

Vous souhaitez essayer le moulage par injection avec l'impression 3D ? Ce livre blanc présente des méthodes et des recommandations pour utiliser des moules imprimés en 3D par stéréolithographie (SLA) dans le processus de moulage par injection afin de réduire les coûts et délais de production.

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