Guide des outils de masquage imprimés en 3D pour la peinture, le revêtement et bien plus encore

Le masquage, ou la couverture stratégique de certaines zones au cours d'une étape de traitement telle que la peinture, le sablage ou la métallisation, est généralement une étape demandant beaucoup de main-d'œuvre et ne tolérant qu'une faible marge d'erreur. L'impression 3D offre un moyen rentable de créer des masques personnalisés qui peuvent s'adapter à des géométries complexes et être utilisés de nombreuses fois, réduisant ainsi le nombre d'heures de travail manuel au cours des processus de post-traitement. 

Les technologies d'impression 3D stéréolithographique (SLA) et à frittage sélectif par laser (SLS) peuvent toutes deux être utilisées pour fabriquer des outils de masquage, et chacune présente des avantages uniques. Dans ce guide, nous décrirons les points à prendre en compte lors de la création de masques, comment choisir une technologie d'impression 3D qui convient à votre flux de travail, et nous donnerons plusieurs exemples de clients qui ont réussi à finir leurs pièces à l'aide de masques imprimés en 3D. Pour obtenir des instructions détaillées sur le choix d'une méthode de masquage et les résultats de différents flux de travail, téléchargez notre livre blanc. 

Le masquage est la couverture stratégique de certaines zones d'une pièce qui doivent rester exemptes de tout revêtement, peinture, métallisation ou autre processus de finition de surface. Ces zones peuvent devoir rester intactes pour plusieurs raisons : elles peuvent devoir être conductrices d'électricité, accueillir une fixation pour un assemblage, ou encore être revêtues d'un autre matériau ou d'une autre couleur. Les masques sont donc des aides à la fabrication qui peuvent être personnalisées et fabriquées pour correspondre à chaque pièce finale, ou créées une seule fois et utilisées lorsque chaque pièce passe par le processus de finition. 

Les processus de masquage traditionnels comprennent la mesure et la découpe manuelles du ruban de masquage, l'usinage de masques en métal ou en plastique, ou parfois le revêtement d'une pièce entière, puis l'usinage ou le grattage du revêtement dans la zone désignée. Bien qu'ils utilisent des matériaux bon marché, les flux de travail liés à l'application de bandes adhésives sont extrêmement gourmands en main-d'œuvre et peuvent ajouter des minutes de travail pour chaque pièce sur une ligne de production. Les masques usinés peuvent être utilisés à plusieurs reprises, mais leur fabrication est coûteuse et le processus d'usinage limite leur géométrie.

Les masques sont une application idéale pour l'impression 3D : ils sont souvent nécessaires pour produire de petites séries et ont souvent des formes très spécifiques afin de ne couvrir que certaines zones (au centre, sur les bords, etc.). Les masques imprimés en 3D peuvent être produits avec moins de main-d'œuvre, offrir une plus grande répétabilité et simplifier de nombreuses tâches de masquage complexes, ou être utilisés comme prototypes pour valider les flux de travail avant de passer à un autre matériau.

Plusieurs facteurs doivent être pris en compte lors de la sélection d'un matériau pour la production de masques. Ces facteurs sont les exigences mécaniques et chimiques, l'adaptation de la pièce et les exigences de production.

• Température: c'est le facteur le plus important, car certains revêtements doivent être durcis à des températures très élevées dans des fours de cuisson. High Temp Resin de Formlabs résiste à des températures allant jusqu'à 238 °C et convient donc à de nombreux procédés de revêtement en poudre à plus basse température. 

• Abrasivité : certains procédés de finition utilisent des agents abrasifs, et les masques doivent donc être fabriqués dans des matériaux capables de résister aux forces des agents utilisés, comme les granulés de céramique ou les coquilles de noix. Dans ce cas, utilisez un matériau plus dur tel que Rigid 10K Resin de Formlabs pour les pièces SLA ou Nylon 12 GF Powder pour les pièces SLS.

• Utilisation de solvants : de nombreux revêtements nécessitent également des solvants, qui peuvent être basiques ou acides. Si une solution acide ou basique fait partie du processus de traitement, veillez à comparer la fiche technique avec les exigences chimiques. 

• Adaptation à la pièce : lors du placement d'un masque sur une pièce, différents degrés de rigidité ou de flexion sont nécessaires selon les cas. L'impression 3D permet d'essayer facilement et à peu de frais plusieurs matériaux, tels que Durable Resin, Rigid 10K Resin, Nylon 11 Powder et Nylon 12 Powder. 

• Exigences de production : certaines applications de masquage ne nécessitent qu'un ou deux masques, tandis que d'autres requièrent autant de masques que de pièces. Les imprimantes SLA de Formlabs, la Form 3+ et la Form 3L, sont un excellent choix pour la production de petites quantités de masques, par exemple pour les procédés soustractifs, où seules quelques pièces peuvent être produites à la fois. L'imprimante SLS Fuse 1+ 30W est mieux adaptée aux volumes de masques plus importants, car elle permet d'empiler verticalement plusieurs pièces au cours pour une même impression.

NIC Industries, le fabricant du Cerakote, utilise depuis longtemps des masques imprimés en 3D. Il les trouve particulièrement utiles quand leur robot Cerakote doit revêtir de grandes quantités de pièces.

Dans le cas d'un lot d'échantillons, ils ont travaillé avec Formlabs pour produire 1000 masques imprimés en 3D SLS servant à masquer rapidement et efficacement certaines surfaces. Les masques ont été imprimés avec Nylon 12 Powder sur l'imprimante SLS Fuse 1+ 30W et ont servi à couvrir l'intérieur d'un assemblage de produit final en deux parties afin d'éviter une surcouche de peinture et d'assurer une ligne de séparation claire entre les couleurs. Les masques servent également à fixer la pièce au robot, ce qui permet d'obtenir un rendement élevé et un revêtement homogène.

^{Masque SLS imprimé en 3D et fixation (à gauche), masques imprimés en 3D et fixés pour permettre au robot de revêtir (au centre), et échantillon en deux parties de pièce SLS imprimé en 3D, revêtu avec du Cerakote H-Series (à droite).}

Sur une autre pièce, NIC Industries a dû post-traiter cette poignée en protégeant le canal intérieur d'un filet de vis pendant la phase de revêtement avant l'assemblage final. Avant l'application du Cerakote, NIC Industries a conçu et imprimé en 3D un masque pour protéger les surfaces intérieures de cette poignée. Ils ont conçu un masque de type bouchon qui s'insère dans le filetage de la vis et empêche tout matériau de revêtement de pénétrer dans la cavité afin de garantir un filetage lisse dans l'assemblage final. Les bouchons se retirent, se compriment facilement et sont capables de résister à des centaines de revêtements.

L'impression 3D de masques en interne permet de réduire les coûts de main-d'œuvre, d'améliorer l'aspect et les performances des pièces finales et d'optimiser les processus de validation. Les pièces imprimées en 3D sont de plus en plus utilisées dans les applications finales et pour cela, le revêtement, la coloration et la peinture sont souvent des étapes nécessaires. Les outils de masquage sont nécessaires à la fois pour ces pièces imprimées en 3D et pour de nombreux autres objets fabriqués avec des méthodes traditionnelles. Les avantages que présente l'impression 3D pour la pièce elle-même (personnalisation, liberté de conception, coût abordable de la production en petites séries) s'appliquent également à la fabrication des masques. La vitesse, l'efficacité et la polyvalence des matériaux SLA et SLS de Formlabs permettent d'optimiser la fabrication des masques en interne et de résoudre les problèmes de chaîne d'approvisionnement.

Pour en savoir plus sur l'imprimante 3D et le matériau Formlabs les mieux adaptés à votre application de masquage, contactez notre équipe commerciale ou téléchargez notre livre blanc pour explorer les différentes méthodes de masquage et voir les résultats de nos tests.