Le polissage par vibration pour les pièces imprimées en 3D par SLS

Le polissage par vibration est une méthode bien connue qui permet d'améliorer la dureté et la surface de différents matériaux. Il sert généralement à ébavurer des pièces métalliques après l'usinage ou l'emboutissage, mais de nombreux fabricants l'utilisent désormais pour post-traiter des pièces imprimées en 3D. 

Pour les pièces imprimées en 3D par frittage sélectif par laser (SLS) qui présentent parfois une surface légèrement granuleuse, le polissage par vibration peut contribuer à améliorer leur aspect pour l'utilisation finale ou à faciliter leur intégration dans des assemblages fonctionnels. 

Lisez ce guide pour connaître les avantages du polissage par vibration sur les pièces imprimées en 3D par SLS, et regardez notre webinaire pour voir les résultats des tests et en savoir plus sur le flux de travail.

Un tambour de polissage agite de petits granulés (généralement du métal, de la céramique, du plastique ou des matières organiques telles que des coquilles de noix) et les pièces finales pour créer un frottement qui lisse la surface des pièces et améliore leur dureté. Les tambours de polissage sont largement utilisés en raison de leur taille accessible, de leur prix abordable et de la gamme d'avantages qu'ils offrent sans ajouter de travail manuel supplémentaire au cycle de production. 

Le polissage par vibration apporte deux avantages essentiels au flux de travail de l'impression 3D : une meilleure fonctionnalité et une meilleure esthétique. La réduction de la rugosité de la surface permet aux composants mobiles de fonctionner avec un coefficient de frottement plus faible, ce qui fait du polissage par vibration une technique de post-traitement idéale pour des pièces telles que les charnières imprimées, les composants d'actionnement, les clips fonctionnels et toute pièce mobile ou faisant partie d'un assemblage mobile. Une surface plus lisse améliore également la porosité, ce qui rend les pièces polies plus résistantes à l'absorption des fluides.

Les avantages esthétiques du polissage par vibration sont principalement l'amélioration de la qualité de surface et un aspect plus propre, mais il fournit également un substrat plus homogène sur lequel appliquer des revêtements supplémentaires, comme par exemple la peinture acrylique ou le Cerakote.

Pour toute pièce 3D qui est utilisée comme pièce finale, qui fait partie d'un assemblage fonctionnel ou qui est très visible dans un prototype de validation, le polissage par vibration est un moyen facile d'améliorer radicalement la dureté et la qualité de surface. 

Les machines de polissage par vibration utilisées pour les pièces imprimées en 3D peuvent être classées en deux catégories principales : les machines industrielles et les machines grand public. Les machines industrielles ont une plus grande capacité, mais des besoins en énergie plus importants, et leur prix avoisine généralement les 5000 € ou plus. Les machines industrielles conviennent aux grands volumes de pièces, par exemple pour la personnalisation de masse ou la production de remplacement.

De nombreux petits tambours vibrants peuvent fournir le même produit final que les tambours industriels, mais ils ont une plus petite capacité et peuvent nécessiter des cycles de culbutage plus longs pour obtenir ces résultats : ces petites machines peuvent devoir culbuter des pièces pendant près de 72 heures, alors que les machines industrielles ont une durée de six heures. Les tambours industriels sont capables de facilement traiter plusieurs lots de pièces de grande ou moyenne taille, ce qui les rend idéales pour les entreprises telles que les fournisseurs de service ou les grands fabricants.

Il existe une grande variété d'agents que vous pouvez utiliser dans les flux de travail de polissage par vibration, et votre choix aura un impact majeur sur le résultat de vos pièces. Les matériaux généralement utilisés sont l'acier inoxydable, la porcelaine ou la silice, les composites de polyester ou les coquilles de noix. Leurs effets vont du lissage agressif et de l'élimination de la rugosité jusqu'au polissage esthétique léger. 

Dans certains processus vibratoires appelés « polissage humide », de l'eau ou des détergents chimiques sont ajoutés aux granulés. Le liquide aide à tempérer la chaleur générée par le frottement élevé et peut aider à éliminer les contaminants ou les oxydes à la surface de la pièce. Toutefois, les détergents peuvent être coûteux et générer des déchets chimiques qui devront ensuite être éliminés et traités comme il se doit. 

^{De gauche à droite : agents en coquille de noix, agents en céramique et agents en acier.}

De nombreuses applications d'impression 3D exigent une finition de surface lisse et un faible coefficient de frottement. L'ajout du polissage par vibration à votre flux de travail peut améliorer à la fois la fonctionnalité et l'apparence des pièces utilisées dans une grande variété d'industries et d'environnements. 

Les applications les plus courantes pour lesquelles des pièces SLS lisses et polies par vibration sont nécessaires sont les suivantes : 

• Biens d'utilisation finale: les imprimantes SLS excellent dans la production de quantités faibles à moyennes, et le polissage est un moyen peu contraignant de lisser leurs surfaces par lots. 

• Santé: la rugosité des surfaces est un problème majeur pour les dispositifs médicaux imprimés en 3D, les modèles, les prothèses et les orthèses. Mais combinées avec le polissage par vibration, les imprimantes SLS apportent une valeur ajoutée considérable aux processus d'impression 3D dans le secteur de la santé.

• Aides à la fabrication: le polissage par vibration permet d'améliorer leur coefficient de frottement et d'augmenter la dureté de la surface, ce qui se traduit par une meilleure durabilité et une utilisation plus longue.

Formlabs a mené des tests approfondis sur le polissage par vibration en interne. Nous avons pour ce faire utilisé des pièces imprimées en 3D par SLS afin d'identifier les flux de travail donnant les meilleurs résultats. Nous avons imprimé en 3D plusieurs pièces sur la base d'un modèle standard comportant des surfaces planes et incurvées ainsi que des surfaces intérieures et extérieures. 

Les pièces en Nylon 12 Powder et Nylon 11 Powder ont été créées sur l'imprimante 3D SLS Fuse 1+ 30W, dépoudrées sur la Fuse Sift selon les directives de finition standard, puis lissées dans la machine de polissage par vibration CB300 (également appelée Mr.Deburr) pendant quatre, six et huit heures respectivement. Les pièces ont été mesurées avant et après le polissage à l'aide d'un pied à coulisse et la rugosité de leur surface à l'aide d'un microscope à balayage laser du fabricant Keyence. Pour connaître les résultats complets de nos tests, téléchargez notre livre blanc.

Le polissage par vibration est une méthode accessible qui permet de rendre les pièces imprimées en 3D par SLS plus semblables, en termes d'apparence et de fonctionnalité, aux pièces moulées par injection. L'ajout de ce processus à votre flux de travail d'impression 3D ne doit pas forcément être compliqué ou coûteux : il existe de nombreux types de machines qui affichent un prix abordable et sont accessibles en termes d'encombrement et de besoins en énergie.