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Guide de post-traitement et de finition d’impressions 3D par SLA

L’impression 3D stéréolithographique (SLA) doit sa grande popularité à sa capacité à produire des pièces et prototypes isotropes et étanches de haute précision à partir d’une grande variété de matériaux avancés, avec des détails fins et une finition de surface lisse.

Cependant, les pièces ne sortent pas 100 % terminées de l’imprimante : elles ont souvent besoin d’un post-traitement. Bien que les pièces sortant directement de la plateforme de fabrication soient lisses et prêtes à l’emploi, quelques touches de finition rendront les pièces adaptées à un large éventail d’applications.

Dans ce guide, nous couvrons tout ce que vous devez savoir à propos du post-traitement des pièces imprimées par SLA, du lavage des pièces dans de l’alcool isopropylique à la post-polymérisation avec de la lumière et de la chaleur, en passant par la peinture, le ponçage et bien plus encore.

Notions de base du post-traitement SLA

Lavage

De nombreux utilisateurs veulent savoir comment peindre des pièces imprimées en 3D SLA ou comment les lisser et les polir pour créer de magnifiques modèles prêts pour les clients. Pour cela, les pièces doivent être lavées afin de retirer l’excès de résine collante de la surface. Si les pièces ne sont pas correctement lavées, celles-ci resteront collantes et inadaptées. C’est pourquoi le post-traitement est essentiel pour une impression 3D réussie.

Conseils pour laver les pièces imprimées par SLA :

  • Formlabs recommande de laver les pièces imprimées par SLA avec de l’alcool isopropylique ou de l’éther monométhylique de tripropylène-glycol (TPM). La plupart des utilisateurs trouvent l’alcool isopropylique plus efficace pour le lavage des pièces. Remarque : les solutions à base d’alcool isopropylique peuvent souvent n’être achetées qu’en grande quantité, donc vous devriez vous préparer à stocker l’alcool isopropylique superflu pour l’utiliser ultérieurement. Vérifiez la disponibilité locale avant de choisir la meilleure marche à suivre.
  • Les pièces doivent être agitées dans le solvant et complètement immergées pour un lavage optimal.
  • Les pièces doivent être lavées avant le retrait des supports.
  • Lors de la création de modèles présentant des canaux étroits, comme en microfluidique, il se peut qu’une seringue soit nécessaire pour nettoyer la résine interne et l’empêcher de se polymériser et de boucher les canaux.
  • Certaines pièces pourront nécessiter deux lavages dans de l’alcool isopropylique ou de l’éther monométhylique de tripropylène-glycol pour être complètement nettoyées. Avant de procéder à la finition, nous vous conseillons un lavage à l’eau. Ce sera à vous de juger pour déterminer si chacune des pièces est complètement nettoyée.

 

En savoir plus

Form Wash

La Form Wash automatise le processus de lavage. Les pièces peuvent être transférées directement de l'imprimante à la Form Wash, toujours sur la plateforme de fabrication, ou retirées et placées dans le panier. Une fois la durée réglée et l’appareil lancé, vous pouvez vous absenter aussi longtemps que vous le souhaitez.

En savoir plus sur la Form Wash

Polymérisation

Quand l’impression d’une pièce imprimée par SLA est terminée, il se peut que la réaction de polymérisation ne soit pas encore finie. Cela signifie que les pièces n’ont pas acquis leurs propriétés matérielles finales et qu’elles ne donneront peut-être pas les résultats escomptés, en particulier dans le cas des pièces robustes soumises à des contraintes. L’exposition de l’impression à la lumière et à la chaleur, que l’on appelle la post-polymérisation, contribuera à solidifier la pièce en accord avec ses propriétés matérielles.

Conseils sur la polymérisation des pièces imprimées par SLA :

  • La post-polymérisation est facultative pour les résines standard. D’autres types de résine nécessitent une post-polymérisation pour acquérir leurs propriétés mécaniques optimales.
  • Chaque matériau doit être exposé au processus de polymérisation pendant une période déterminée. Découvrez ici la durée de polymérisation pour chaque résine.

Afin de rendre le processus de polymérisation fluide et efficace, Formlabs a conçu la Form Cure. Retirez vos pièces du bac de lavage, laissez-les sécher et placez-les dans la Form Cure : l’appareil associe température et lumière pour une post-polymérisation optimale. Sélectionnez votre résine et la Form Cure commencera le processus de polymérisation pour la durée exacte nécessaire à l’optimisation des propriétés physiques de votre impression.

La Form Cure est conçue pour polymériser les pièces imprimées sur des imprimantes SLA telles que la Form 2, la Form 3 et la Form 3B.

Une Form 3L, une Form 3 et deux Form Cure.

Il existe de nombreuses autres méthodes de post-polymérisation, comme par exemple la lumière naturelle du soleil, les chambres de manucure à UV, les boîtiers UV fait maison, etc. Nous vous conseillons vivement d’utiliser une installation faisant intervenir à la fois la chaleur et la lumière. Bien que la Form Cure ait été conçue pour garantir une polymérisation parfaite avec un temporisateur intégré pour chaque type de résine, les utilisateurs peuvent créer ou acheter des appareils sur mesure pour la polymérisation pour autant que les pièces soient suffisamment exposées à la chaleur et à la lumière.

Ponçage

Ponçage d’une pièce imprimée en 3D par SLA avec Clear Resin chez Nix, en Ontario.

Le ponçage de pièces imprimées en 3D par SLA est souvent la meilleure méthode pour lisser les bords, effacer les imperfections et supprimer toutes les traces de support restantes. Le ponçage manuel est le plus efficace sur les formes simples, mais il peut s’avérer difficile, voire impossible, de poncer des objets complexes possédant des fentes profondes et des supports internes. 

Le meilleur moyen de poncer des pièces imprimées par SLA est de commencer avec un papier de verre de grain épais et de passer graduellement à des grains plus fins au fur et à mesure de l’opération. Les pièces imprimées en 3D par SLA peuvent par exemple être poncées pour être lisses et brillantes avec un papier de verre de grain 3000. Augmentez lentement le grain, en polissant et en lissant la pièce jusqu’à obtenir la texture désirée. Les pièces devraient commencer à être réfléchissantes autour du grain 12 000. Si vous rencontrez des problèmes, poncer votre pièce sous l’eau courante ou sur un bout de papier de verre humide peut parfois aider à obtenir une surface lisse sur les pièces dures.

Les pièces imprimées par SLA sortent de la plateforme de fabrication avec beaucoup moins de lignes de couche que les pièces imprimées avec d’autres procédés d’impression 3D, comme le FDM. Souvent, les lignes de couche sur les imprimantes SLA ne sont pas perceptibles. Cela signifie que les impressions par FDM nécessitent souvent davantage de ponçage pour lisser les pièces. Cela dit, si vous avez besoin d’une finition lisse comme du verre, la SLA nécessite aussi un ponçage afin d’effacer toute trace de couches, en particulier sur les pièces sphériques. Augmenter lentement le grain du papier de verre vous permettra d’éliminer ou de réduire les lignes de couche à un niveau insignifiant sur n’importe quelle pièce imprimée par SLA. 

La raison la plus courante du ponçage des pièces imprimées en 3D est d’essayer d’effacer les traces de support. Lorsque vous deviendrez plus à l’aise avec l’impression 3D, il pourra être utile de passer plus de temps lors du processus de préparation de l’impression à incliner les impressions 3D de manière à supprimer ou à réduire les supports des parties importantes d’une impression. Par exemple, si vous imprimez un buste ou un modèle, il est souvent possible d’incliner la pièce de manière à ce que le visage du modèle n’ait pas besoin de supports. Cela facilitera grandement le processus de ponçage. 

Une fois que le processus de ponçage vous convient, un simple chiffon en microfibre peut être utilisé pour effacer toutes les petites imperfections et la poudre de papier de verre laissée sur la surface de l’impression. 

Si vous effectuez beaucoup de ponçage sur une seule pièce, nous avons découvert que masser la pièce dans de l’huile minérale après le lavage permettait d’obtenir une finition de surface super lisse. Comme la plupart des techniques, l’huile minérale peut ou non être sensiblement bénéfique pour votre impression en fonction de la géométrie de la pièce. Vous devrez peut-être poncer plusieurs pièces avant de trouver la technique de finition parfaite. 

Peinture

Un exemple de pièce imprimée en 3D par SLA peinte avec de l’acrylique.

Imprimer avec de la résine colorée : ce processus nécessite de colorer 1 L de Clear Resin, normalement avec de l’encre à base d’alcool, pour obtenir une couleur personnalisée. Une fois modifiée, Clear Resin peut ensuite être placée dans une imprimante 3D de Formlabs et la pièce sera imprimée dans la nouvelle couleur que vous avez créée. Les encres à base d’alcool se dissolvent complètement dans Clear Resin, ce qui en fait les agents colorants idéaux pour donner des couleurs stables tout au long de l’impression. Si vous comptez colorer des pièces imprimées en 3D avec de la résine teinte, pensez à utiliser une solution de lavage séparée pour ces pièces, car de la résine colorée se dissoudra lors du lavage. Étiquetez votre solution de lavage pour garder la trace des types de teintures qui ont été utilisés afin de vous assurer de ne pas laver accidentellement une pièce en White Resin dans de l’eau contenant une teinture sombre. 

Clear Resin mélangée avec de l’encre à base d’alcool.

Conseil : Color Kit de Formlabs est un pack standard de mélange de couleurs intégré proposé par Formlabs. Color Kit permet l’impression 3D dans toute une gamme de couleurs, évitant ainsi les opérations manuelles de finition et de peinture. Pour découvrir comment le kit de teinture fonctionne, regardez la vidéo ci-dessous.

Pour découvrir Color Kit en action, jetez un œil à la manière dont Birdkids a développé un nouveau produit en utilisant l’impression 3D avec une large gamme de matériaux, notamment Color Kit, pour créer des prototypes du nouveau produit dans les couleurs de la palette.

Teindre les pièces imprimées par SLA après impression : Si vous ne souhaitez pas colorer toute une cartouche de matériau, mais que vous voulez quand même colorer vos pièces, vous pouvez appliquer la couleur après l’impression. Vous pouvez facilement tremper différentes zones d’intérêt dans différentes solutions de couleur pour obtenir des pièces multicolores. 

Certaines résines seront plus faciles à teindre que d’autres, comme Clear Resin et Elastic Resin, par exemple. Encore une fois, nous vous conseillons de créer une solution d’encre à base d’alcool et de tremper vos pièces imprimées en 3D, avec les supports, dans la solution.

L’un des avantages de la coloration de pièces imprimées en 3D de cette manière est que vous n’aurez pas besoin de changer la couleur d’un litre entier de résine. Au lieu de cela, vous pourrez imprimer plusieurs pièces avec Clear Resin et les teindre de différentes couleurs. Les pièces imprimées en 3D destinées à être colorées sont également beaucoup plus faciles à nettoyer avec de l’alcool isopropylique, car elles ne nécessitent pas un bain d’alcool isopropylique dédié. 

Peindre à l’acrylique : Pour les modèles complexes présentant des détails fins, la coloration peut n’être possible qu’à l’aide de peinture. Bien que ce processus puisse prendre du temps et que son résultat dépende de vos talents de peintre, il offre davantage de liberté artistique à l’utilisateur. La coloration des pièces SLA après impression ou l’utilisation des kits de coloration de Formlabs nécessiteront une unité de lavage séparée afin de ne pas contaminer les autres pièces. Peindre à l’acrylique élimine ce problème, étant donné que les pièces peuvent être lavées et polymérisées normalement, puis peintes une fois sèches. 

Un peintre qualifié utilisant de l’acrylique peut insuffler de la vie aux pièces.

Peinture par pulvérisation : la peinture par pulvérisation permet d’obtenir des surfaces lisses et des dégradés de couleurs intenses. Elle est particulièrement efficace pour les impressions de grande taille ou plates. Dans les mains d’un utilisateur qualifié, les pièces imprimées en 3D par SLA peuvent rapidement être peintes par pulvérisation. La meilleure technique de peinture par pulvérisation consiste à avoir recours à plusieurs couches fines, de préférence au cours d’une seule session. Un apprêt en spray est le meilleur moyen de peindre vos pièces imprimées car celui-ci recouvre rapidement une surface d’une couche uniforme. Nous vous conseillons de lire le guide « Comment apprêter et peindre des pièces imprimées en 3D » de Formlabs pour obtenir un tutoriel étape par étape sur les meilleurs pratiques en matière de peinture par pulvérisation de pièces imprimées en 3D par SLA. 

La touche finale : le vernissage

Pour leur installation à Times Square, Window to the Heart, les équipes de Formlabs et d’Aranda/Lasch ont travaillé avec un carrossier pour vaporiser du vernis Lesonal Universal Clear sur chaque tuile.

Pour que les pièces créées soient réellement impressionnantes, les utilisateurs peuvent avoir recours à une étape alternative lors du processus de polissage. Pour polir complètement les pièces imprimées en 3D par SLA, vous voudrez peut-être les vernir au lieu d’utiliser l’une des méthodes de peinture susmentionnées. En général, un vernissage transparent par pulvérisation est le meilleur moyen d’obtenir une finition étincelante pour vos pièces. Le vernissage par pulvérisation doit être uniquement appliqué une fois la pièce soigneusement poncée.

Lors du vernissage de pièces imprimées en 3D, il est recommandé de sauter l’étape de la polymérisation pour Clear Resin, car cela peut parfois causer un jaunissement des pièces. S’il est prévu que la pièce que vous vernissez soit utilisée dans un but purement esthétique, il se peut que la polymérisation servant à obtenir ses propriétés mécaniques ne soit pas nécessaire. Au lieu d’être polymérisée, la pièce devra être séchée à l’air après un lavage à l’alcool isopropylique et à l’eau. Une fois bien sèche, vaporisez deux à trois couches de vernis dans un local non poussiéreux.

Galvanoplastie

Le vernissage peut également offrir de nouvelles possibilités d’utilisation des pièces imprimées en 3D. L’une d’entre elles est la galvanoplastie des pièces, qui a pour but de modifier et d’améliorer leur durabilité. La galvanoplastie est un procédé électrochimique de déposition en fine couche d’ions métalliques sur la surface d’une pièce. Après galvanoplastie, les pièces sont grandement renforcées et plus résistantes à l’usure, à l’exposition aux UV et à la corrosion. C’est un procédé excellent pour les pièces finales et une alternative moins coûteuse à l’impression 3D en métal.

Vous souhaitez voir la galvanoplastie en action ? Volkswagen a imprimé des enjoliveurs sur une imprimante 3D SLA de bureau Formlabs avec Clear Resin, puis les a recouverts par galvanoplastie d’une couche d’une centaine de microns (0,004 pouce) de nickel. Les pièces avaient l’aspect et le toucher du métal, mais elles pouvaient être fabriquées de pair avec les évolutions du modèle et avec un minimum de contraintes géométriques.

En savoir plus sur l’impression 3D

Le post-traitement des pièces imprimées par SLA n’est pas une tâche difficile. Après quelques impressions, la plupart des utilisateurs sont capables de s’occuper facilement du lavage, de la post-polymérisation, de la peinture, du ponçage, etc. Donner vie à votre création n’a jamais été aussi simple avec l’impression 3D de bureau abordable et les connaissances sur les méthodes de post-traitement de vos pièces. 

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