Le lissage à la vapeur est une étape de post-traitement courante pour les pièces imprimées en 3D SLS (frittage sélectif par laser). Il réduit la porosité et la rugosité des pièces, et améliore ainsi leur aspect et leur toucher. Grâce au lissage à la vapeur, les pièces SLS peuvent atteindre une qualité de surface et une durabilité comparables à celles des pièces moulées par injection, ce qui les rend adaptées aux applications finales.
Formlabs a collaboré avec Additive Manufacturing Technologies (AMT) pour tester les résultats du lissage à la vapeur sur des pièces imprimées sur l'imprimante 3D SLS Fuse 1+ 30W avec nos poudres SLS populaires : Nylon 12 Powder, Nylon 11 Powder, TPU 90A Powder, Nylon 11 CF Powder et Nylon 12 GF Powder.
Pour en savoir plus et voir les résultats complets de nos tests collaboratifs, téléchargez notre livre blanc.
Améliorer la qualité de surface des pièces imprimées en 3D par SLS grâce au lissage à la vapeur : une étude collaborative de Formlabs et AMT
Dans ce livre blanc, nous passerons en revue les étapes à suivre et les avantages du lissage à la vapeur, nous présenterons les résultats des tests effectués avec les poudres SLS de Formlabs et le système de lissage à la vapeur d'AMT.
Qu'est-ce que le lissage à la vapeur ?
Le lissage à la vapeur est un processus chimique qui consiste à exposer la surface d'une pièce imprimée en 3D SLS à une vapeur de solvant. Au cours du processus, une combinaison de chaleur et de vapeur de solvant fait fondre sélectivement la surface, créant une surface plus lisse et scellée.
Le processus modifie principalement les couches superficielles, laissant le noyau interne intact. La précision du lissage est contrôlée en ajustant les conditions à l'intérieur de la chambre de traitement afin d'obtenir la finition de surface souhaitée. Le fabricant de la machine de lissage à la vapeur fournit généralement des profils de réglage individuels à cet effet.
Le lissage à la vapeur est un moyen idéal de créer des surfaces lisses et d'attirer l'attention sur des caractéristiques de conception de surface intéressantes pour les biens de consommation ou les dispositifs médicaux personnalisés.
Quels sont les avantages du lissage à la vapeur des pièces imprimées en 3D par SLS ?
Le lissage à la vapeur présente de nombreux avantages pour les pièces imprimées en 3D par SLS, notamment :
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Rugosité de la surface et uniformité de la couleur :
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Formlabs et AMT ont constaté une réduction de 72 à 81 % de la rugosité moyenne de la surface (Ra) après le lissage des pièces imprimées avec les poudres SLS de Formlabs.
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Empêche la prolifération des bactéries et l'absorption de l'humidité :
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Formlabs et AMT ont constaté une réduction de 60 % de la croissance des bactéries SARM sur les pièces en Nylon 12 Powder.
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Application sans visibilité directe :
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Le lissage à la vapeur interagit de la même manière avec toutes les surfaces de la pièce, y compris celles qui ne sont pas directement visibles. Il offre ainsi un avantage décisif par rapport aux autres procédés de revêtement.
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Préservation des propriétés mécaniques :
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Formlabs et AMT n'ont constaté qu'une légère variation des propriétés mécaniques, ce qui signifie que les avantages du lissage à la vapeur - à savoir l'amélioration de l'esthétique et de l'état de surface - peuvent être obtenus sans compromettre les performances fonctionnelles ou l'intégrité structurelle d'une pièce.
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Le lissage à la vapeur est un moyen idéal d'améliorer la qualité de la surface et l'esthétique des biens de consommation, comme ce flacon de parfum personnalisé.
Le lissage à la vapeur est approprié pour les pièces à parois minces, car il n'a pratiquement aucun impact sur l'intégrité structurelle.
Comment lisser à la vapeur vos pièces imprimées en 3D par SLS
Les entreprises qui produisent des volumes plus importants de pièces SLS, en particulier si elles sont destinées à des applications finales, peuvent acheter leur propre équipement de lissage à la vapeur. Il existe actuellement deux entreprises principales qui fournissent des équipements de lissage de la vapeur : AMT et Dyemansion. Les deux sociétés vendent du matériel et des consommables pour le lissage à la vapeur. Le prix de ces machines varie en fonction de la taille, du rendement et du type de matériau, mais commence généralement aux alentours de 100 000 €, avec des possibilités de financement.
Cependant, il existe également de nombreux prestataires de services fiables et des sous-traitants qui peuvent fournir un service de lissage de la vapeur pour les pièces imprimées en 3D par SLS. Téléchargez notre livre blanc pour obtenir des recommandations.
Éléments à prendre en compte avant le lissage à la vapeur
Lorsque vous procédez vous-même au lissage de la vapeur, il est important de prendre en compte les caractéristiques de la conception et les paramètres du processus.
Profils de lissage de vapeur
Chaque entreprise et machine de lissage à la vapeur possède son propre ensemble de paramètres et de solvants utilisés pour lisser les pièces. Les paramètres les plus souvent ajustés sont la température et la pression. En outre, chaque matériau SLS aura son propre profil développé par le fabricant de lissage à la vapeur afin de garantir les meilleurs résultats en termes de qualité. Dans le cadre d'une collaboration, Formlabs et AMT ont mis au point des profils de machine spécialisés, conçus spécifiquement pour tous les matériaux SLS de Formlabs. Pour accéder à ces profils spécialement développés, veuillez contacter AMT directement.
Géométrie de la pièce
La géométrie de la pièce, telle que l'épaisseur de la paroi et la taille totale de la pièce, peut affecter le processus de lissage et doit être prise en compte dans les paramètres du profil de lissage à la vapeur. Par exemple, AMT dispose de profils de machines pour les pièces minces en Nylon 12 Powder (épaisseur de paroi inférieure à 2 mm) et d'un profil distinct pour les pièces épaisses en Nylon 12 Powder (épaisseur de paroi supérieure à 3 mm).
Marquage ou marques de témoins
Les pièces doivent être suspendues à un support en fil métallique. Elles nécessitent donc une géométrie permettant leur fixation sur un fil ou une pince. Bien que ces marques soient minimes, pour les éviter complètement, il faut envisager d'ajouter un point de connexion à la conception 3D ou, pour les séries de production, de connecter toutes les pièces ensemble lors de la phase de conception.
Accumulation des solvants
Pour éviter que les vapeurs de solvant ne s'accumulent dans les creux, il est recommandé de suspendre les pièces avec les creux tournés vers le bas, ce qui favorise l'écoulement du solvant. Sinon, il faut envisager d'éliminer ces caractéristiques de la conception de la pièce chaque fois que cela est possible.
Considérations relatives à la sécurité et aux installations
AMT fournit un guide complet de préparation du site pour toutes les machines PostPro SF afin de garantir que l'installation et le fonctionnement des systèmes de lissage des vapeurs sont conformes aux normes de sécurité. Ce guide comprend une formation à la sécurité et à la manipulation pour les opérateurs : une étape cruciale pour réduire les risques potentiels. Pour en savoir plus sur les recommandations de Formlabs et d'AMT, ou pour consulter les résultats complets de nos tests collaboratifs concernant la porosité des surfaces, les propriétés antimicrobiennes et l'absorption de l'humidité, téléchargez notre livre blanc.
Coûts du lissage à la vapeur
Le coût du lissage à la vapeur dépend de plusieurs facteurs, notamment la taille de la pièce, le matériau utilisé, la complexité de la surface de la pièce et la quantité de pièces. En général, le coût du lissage à la vapeur est à peu près proportionnel à la taille et à la quantité des pièces. Voyons quelques exemples dans lesquels la pièce imprimée en 3D est imprimée par le client et envoyée à Avid Product Development, un fournisseur de services situé au Colorado, pour le lissage à la vapeur :
| Pièce | Semelle orthopédique rigide | Montures de lunettes | Bracelets de montres |
|---|---|---|---|
| Matériau | Nylon 11 Powder | Nylon 12 Powder | TPU 90A Powder |
| Dimensions du modèle (mm) | 157 x 23 x 80 | 144 x 36 x 47 | 262 x 13 x 37 |
| Quantité | 50 | 80 | 50 |
| Coût de la poudre frittée (par pièce) | 3,98 $ | 0,62 $ | 2,98 $ |
| Coût du lissage à la vapeur (par pièce) | 0,98 $ | 0,49 $ | 0,78 $ |
| Coût total par pièce | 4,96 $ | 1,11 $ | 3,66 $ |
Applications pour les pièces SLS lissées à la vapeur
De nombreux ingénieurs, fabricants et concepteurs de produits utilisent le lissage à la vapeur pour améliorer l'aspect et les capacités d'utilisation finale de leurs pièces imprimées en 3D par SLS. Au fur et à mesure que l'impression 3D SLS se généralise dans toute une série d'industries et d'applications, le lissage à la vapeur deviendra une partie intégrante du flux de travail SLS.
Le lissage de la vapeur peut être bénéfique pour les composants automobiles, comme ce soufflet flexible imprimée en 3D par SLS.
Les montures de lunettes peuvent être plus confortables pour le porteur lorsqu'elles sont lissées à la vapeur.
Les semelles orthopédiques imprimées en 3D par SLS peuvent être lissées à la vapeur pour plus de confort et d'esthétique.
Composants automobiles
Le lissage à la vapeur peut être utilisé pour améliorer la finition de surface et la durabilité des composants automobiles, tels que les collecteurs d'admission d'air, les carters de moteur et les composants du tableau de bord. La réduction de l'absorption d'humidité et de solvants peut également être utile pour les applications automobiles faisant intervenir des solvants tels que l'essence et le carburant diesel, car le lissage à la vapeur crée une surface étanche qui protège des liquides et des gazs.
Dispositifs médicaux
L'impression 3D SLS est aujourd'hui largement utilisée dans la production de dispositifs médicaux, et le lissage à la vapeur peut être utilisé pour améliorer la finition de surface de pièces telles que les prothèses, les orthèses et les assemblages de dispositifs médicaux tout en maintenant la biocompatibilité du matériau de base. Le lissage à la vapeur réduit également considérablement la friction de surface que les patients portant des orthèses peuvent ressentir, tout en réduisant le potentiel de développement des bactéries.
Produits de consommation
Le lissage à la vapeur peut être utilisé pour améliorer l'aspect des produits de consommation, tels que les étuis de téléphone, les lunettes, les composants de jeux et d'autres accessoires électroniques, afin qu'ils aient l'apparence d'une surface de classe A ou B. Ce procédé permet également de contrôler modérément la brillance de la surface et d'obtenir des finitions brillantes ou semi-mates. Enfin, pour obtenir la meilleure esthétique possible, vous pouvez ajouter un revêtement sur la pièce lissée à la vapeur, tel que Cerakote sur les matériaux SLS rigides, ou BASF Ultracur3D Coat F sur TPU 90A Powder.
Se lancer avec le lissage à la vapeur
Comme le montrent les résultats des tests collaboratifs présentés dans notre livre blanc, le lissage à la vapeur peut améliorer la porosité de la surface, les propriétés antimicrobiennes, l'absorption de l'humidité et l'esthétique.
Pour en savoir plus sur le flux de travail de l'impression 3D SLS et déterminer si le SLS combiné avec le lissage de la vapeur vous convient, contactez notre équipe. Pour contacter AMT au sujet de l'achat d'une machine de lissage à la vapeur, visitez leur site web.
