Le silicone est un matériau populaire pour fabriquer des pièces finales souples ainsi que des moules souples destinés au moulage de matériaux rigides. La terminologie « moulage et coulage » en silicone est largement utilisée pour désigner toute méthode en plusieurs étapes qui utilise des caoutchoucs en silicone. Nous faisons ici la différence entre deux processus : « la fabrication de moules en silicone » et « la production de pièces en silicone ».

Dans la fabrication de moules en silicone, parfois appelée moulage en silicone, le silicone moulable est utilisé comme matériau de moulage pour reproduire un modèle maître rigide. Du caoutchouc de silicone est coulé autour d'un maître imprimé en 3D, puis la cavité du moule en silicone est remplie d'un autre matériau. Il s'agit souvent d'un matériau rigide qui est d'abord à l'état liquide et qui durcit par refroidissement ou par réaction chimique, comme les thermoplastiques, les résines, le ciment, la cire ou le plâtre, et dans certains cas, des matériaux expansibles comme les mousses polymères.

Dans la production de pièces en silicone, un moule imprimé en 3D contient du silicone moulable pour la production de produits finis souples et caoutchouteux. Il existe différentes façons de produire des pièces en silicone, notamment :

• Moulage par compression de pâte de silicone
• Moule à injection rempli de silicone liquide
• Surmoulage pour l’encapsulation complète ou partielle de matériel en silicone
• Moule à coquille d’œuf pour des produits en silicone personnalisés

Les moules traditionnels pour la production de pièces en silicone sont usinés par CNC à partir de blocs d’aluminium ou d’acier. Avec l’impression 3D, les utilisateurs peuvent fabriquer des outils rapidement et à moindre coût, notamment pour le prototypage, les petites séries de production et la production de pièces personnalisées.

Clear Resin est la résine la plus utilisée en raison de sa capacité à être polie jusqu’à une transparence optique et à offrir une visibilité dans les cavités des moules et les broches d’alignement pendant le moulage. Cependant, Formlabs propose une large gamme de matériaux pour diverses applications.

Lors du choix d’un type de moule, tenez compte des critères suivants : la géométrie de la pièce cible, la capacité à s’adapter aux contre-dépouilles et aux trous dans la conception, l’échelle de production et les matériaux de moulage que vous souhaitez mouler.

Les différents types de moules nécessitent des considérations de conception différentes. Pour plus d’informations, consultez le livre blanc Production de pièces en silicone avec des outils imprimés en 3D.

Formlabs recommande d’imprimer avec une hauteur de couche de 25 à 50 µm pour obtenir un équilibre entre une texture de surface lisse et un temps d’impression rapide. Les applications plus esthétiques peuvent nécessiter une hauteur de couche de 25 µm.

Orientez les pièces sur la plateforme de fabrication pour que les surfaces internes ne présentent aucune trace de support. Il vaut mieux dans certains cas placer le moule à plat sur la plateforme de fabrication.

Lavez soigneusement l’excès de résine sur le stock de moules avec de l’alcool isopropylique propre, car la résine non polymérisée peut inhiber la polymérisation de la silicone. Polymérisez complètement le stock de moules pour réduire la quantité de monomère non réagi sur les pièces SLA. Consultez les articles individuels sur les matériaux pour connaître les instructions spécifiques de lavage et de polymérisation.

Ajoutez de l’huile minérale sur les surfaces extérieures pour combler les rayures de surface et offrir une fenêtre extrêmement claire sur le processus de remplissage en silicone.

Pensez à utiliser l'agent de démoulage chaque fois que deux matériaux différents entrent en contact l'un avec l'autre. Cela inclut le matériel intégré que vous prévoyez d'insérer et de retirer d'une gaine en silicone surmoulée. Suivez les directives figurant sur l'emballage de votre matériau et attendez que les revêtements soient complètement durcis ou secs avant de passer à l'étape suivante.

Formlabs recommande également les bonnes pratiques supplémentaires suivantes :

• Rincez avec de l’acétone pour éliminer les résidus de solvant et les fragments.
• Surpolymérisation du moule pendant 60 à 120 minutes.
• Attendez 24 à 48 heures après le post-traitement pour permettre au moule de reposer à température ambiante et à la lumière avant d’appliquer les revêtements et de couler la silicone.
• Utilisez un revêtement époxy pour créer une barrière efficace entre le silicone et le moule imprimé en 3D.
• Utilisez une concentration plus élevée de composant catalyseur.

L’impression 3D est une solution puissante pour fabriquer des moules en silicone et des pièces en silicone rapidement et à moindre coût. Elle est particulièrement recommandée pour :

• Les prototypes
• Les produits finis
• Les modèles et les accessoires
• La reproduction de pièces
• La production à court terme de dispositifs en silicone pour des applications grand public, médicales ou de R&D

Même si les moules imprimés en 3D peuvent offrir des avantages lorsqu’ils sont utilisés de manière appropriée, il existe encore des limites. Les moules imprimés en 3D n’ont pas les mêmes capacités de performance que les moules métalliques usinés. Certaines limites sont à prendre en compte :

• Les moules durent généralement entre 10 et 20 utilisations avant que des signes d’usure n’apparaissent.
• Les performances du moule dépendent fortement de la précision de la polymérisation et du type de silicone.
• L’adhérence d’une pièce au moule peut endommager celui-ci pendant la phase d’extraction.

• Production de pièces en silicone avec des outils imprimés en 3D Livre blanc
• Création de pièces en silicone à l’aide de moules imprimés en 3D webinaire