Comment Volkswagen utilise l'impression 3D et la galvanoplastie pour réaliser des enjoliveurs en métal
Les imprimantes 3D pour métal sont prêtes maintenant, mais la majeure partie d'entre elles restent coûteuses, exotiques et extrêmement compliquées. Il s'avère que les imprimantes 3D pour plastique sont bien meilleures pour fabriquer de nombreuses pièces en métal.
L'astuce est d'associer l'impression avec polymères à un autre procédé, comme le moulage à modèle perdu en cire, le moulage en sable ou le moulage à basse température. Associée au procédé adéquat, l'impression 3D avec polymères est bien meilleure que l'impression avec du métal en termes de finition de surface, de choix de matériaux et de coûts.
L'un des procédés les plus faciles pour réaliser des pièces en métal de la plus haute qualité à partir de pièces imprimées en 3D en polymère est la galvanoplastie. Volkswagen et Autodesk ont choisi cette méthode pour produire un magnifique ensemble d'enjoliveurs pour un concept de véhicule futuriste.
Les enjoliveurs ont été réalisés sur une imprimante 3D SLA de bureau avec de Clear Resin. L'impression 3D SLA est idéale pour la galvanoplastie parce que les pièces présentent une finition de surface lisse, des détails fins et des formes étanches.
La fabrication de pièces métalliques avec l'impression 3D
Ce livre blanc indique comment fabriquer des pièces métalliques par moulage en sable et par moulage à modèle perdu grâce aux imprimantes 3D et aux résines de Formlabs.
Télécharger le livre blancUn concept de véhicule pour lequel l'impression 3D a joué un grand rôle
Avec son concept de van « Type 20 », Volkswagen a modernisé son microbus VW de l'année 1962, en donnant à voir ce que seront les techniques de nouvelle génération en construction automobile. Les concepteurs de VW ont travaillé avec Autodesk pour la conception générative de plusieurs composants structurels, notamment un ensemble de jantes moulées en aluminium particulièrement évocatrices. Ces jantes nécessitaient des enjoliveurs qui soient emblématiques de VW, tout en allant bien avec les formes organiques des jantes.
Solution : imprimer les enjoliveurs sur une imprimante 3D SLA de bureau Formlabs avec de Clear Resin, puis la recouvrir 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 et, de plus, elles pouvaient être fabriquées au même rythme qu'évoluait la conception et avec un minimum de contraintes de forme.
Comment effectuer la galvanoplastie de pièces imprimées en 3D
La galvanoplastie est un procédé électrochimique de déposition en fine couche d'ions métalliques sur la surface d'une pièce. Les surfaces après galvanoplastie sont véritablement en métal. En plus de donner un aspect et un toucher identique à ceux du métal, les pièces après galvanoplastie sont grandement renforcées et plus résistantes à l'usure, à l'exposition aux UV et à la corrosion. RePliForm, le prestataire de galvanoplastie avec lequel Formlabs et Autodesk ont travaillé pour les enjoliveurs VW, avait trouvé des essais montrant que la galvanoplastie augmentait la résistance à la rupture par traction des pièces imprimées par SLA d'un facteur 3, la résistance à la flexion d'un facteur proche de 10 et la rigidité d'un facteur 4.
La galvanoplastie de pièces imprimée en 3D peut être réalisée avec une large gamme de métaux et notamment l'or, le nickel et le cuivre. Les pièces ainsi obtenues peuvent être polies, brossées, traitées par projection de billes ou couvertes d'un revêtement comme toutes surface métallique fine.
La galvanoplastie peut être réalisée avec une large gamme de métaux et notamment l'or (idéale pour un aspect haut de gamme), le nickel (intéressant pour sa résistance à la corrosion) et le cuivre (pour la conductivité électrique de surface). Les surfaces ainsi obtenues peuvent être polies, brossées, traitées par projection de billes ou couvertes d'un revêtement comme toute surface métallique fine. Sur ces enjoliveurs VW, les surfaces en relief sont polies comme des miroirs, alors que les surfaces en creux derrière le logo VW sont laissées mates, créant un contraste subtil.
La galvanoplastie est idéale pour le prototypage automobile et d'autres domaines où les finitions en métal sont essentielles, mais elle fonctionne bien également pour des pièces en production qui doivent avoir les caractéristiques externes du métal et un poids le plus faible possible. Il suffit de commencer par une pièce imprimée creuse ou remplie en treillis.
Non seulement les surfaces après galvanoplastie ont l'aspect et le toucher identiques à ceux du métal, mais les pièces traitées sont également grandement renforcées et plus résistantes à l'usure, à l'exposition aux UV et à la corrosion.
Il est possible d'essayer la galvanoplastie en atelier, mais ce procédé requiert des produits chimiques corrosifs et consomme beaucoup d'électricité. Il est recommandé de s'adresser à des prestataires expérimentés en galvanoplastie comme RePliForm. Pour des pièces de la taille de ces enjoliveurs, la galvanoplastie au nickel vous coûtera de 200 à 600 dollars, selon la surface de la pièce, l'épaisseur du placage, le procédé de finition et le délai de production.
L'impression 3D SLA est idéale pour la galvanoplastie. Comparée au procédé par dépôt de filament fondu (FDM) et au frittage sélectif par laser (SLS) qui produisent des pièces non étanches, la stéréolithographie (SLA) vous donnera des pièces avec une finition de surface lisse, un haut niveau de détail et des formes étanches. Les lignes de couche et les traces de supports se voient en dessous de la surface plaquée. Il vous faudra donc faire des essais d'orientation d'impression, éviter de placer des supports près des détails importants et des textures. Les surfaces critiques devront subir une ponçage mouillé à 600 de niveau de grain. Avant de préparer vos impressions, il est recommandé de bien spécifier vos exigences de finition et d'en discuter avec votre prestataire de galvanoplastie.
Comment utiliser l'impression 3D en production industrielle
La galvanoplastie est l'un des nombreux exemples des manières d'utiliser les procédés additifs en développement et fabrication de produits. Découvrez comment utiliser l'impression 3D pour innover et gagner du temps en réduisant les coûts, pour produire des pièces sur mesure, des outils, des fixations, des moules, etc.
En savoir plus sur l'impression 3D en production industrielle
