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La surface en impression 3D est-elle trop rugueuse pour les pièces d’usure ?

La surface rugueuse en impression 3D des pièces imprimés provient de leur structure en couches et de la fabrication sans moule. Cette plus grande rugosité de surface peut se solder par un coefficient de frottement plus élevé au début comme le montre l’exemple ci-dessous (iglidur I3).Après une courte période de fonctionnement, les matériaux combinés se sont « rodés » et la rugosité et le coefficient de frottement diminuent. De ce fait, un lissage des surfaces avant l’utilisation n’est techniquement pas nécessaire.

Ce comportement des matériaux n’a jusqu’à présent pu être constaté que sur les matériaux d’impression 3D iglidur. Les matériaux d’impression 3D standards ont un comportement différent du fait qu’ils ne soient pas autolubrifiants. (cf. PA12 dans le graphique).

Coefficient de frottement en rotation par rapport au coefficient de frottement et à la durée de fonctionnement

Il existe toutefois des applications pour lesquelles les pièces doivent être lissées après la fabrication. Les pièces sont lissées dans les cas suivants :

  • Réduction de l’adhérence de la saleté
  • Meilleure optique/haptique
  • Amélioration de l’étanchéité au gaz (lissage chimique uniquement)
  • Meilleur coefficient de frottement dès le début, afin de raccourcir le processus de rodage

Comment lisser la surface de pièces imprimées ?

Il existe 3 méthodes pour améliorer la surface des pièces imprimées en 3D après leur fabrication :

  • Post-usinage mécanique
  • Polissage mécano-chimique (tribofinition, trovalisation)
  • Lissage chimique

Post-usinage mécanique :

Les pièces imprimées en 3D peuvent subir un post-usinage mécanique par tous les moyens courants utilisés pour l’usinage des pièces en polymère (fraisage, tournage, perçage et realésage). Le post-usinage permet d’obtenir une surface et une précision nettement meilleures. Les coûts de post-usinage sont élevés par rapport à ceux des autres méthodes.

surface rugueuse en impression 3d, non traité
Impression 3D surface non traitée

Tribofinition

Pour le polissage mécano-chimique, les pièces sont placées dans un tambour avec des abrasifs en céramique et un réfrigérant. Lorsque le tambour tourne, les abrasifs et les pièces entrent en contact et ce contact permet de retirer de petites quantités de polymère de la surface des pièces et ainsi de les polir. 

Cette méthode a toutefois des limites qui concernent la taille et la stabilité des pièces. Les pièces trop fines seraient en effet endommagées pendant l’opération. Une épaisseur de parois de 1 mm minimum est donc recommandée.

Impression 3D surface polie
Impression 3D surface polie

Cette méthode est la plus économique pour lisser des pièces imprimées car elle permet de traiter jusqu’à plusieurs centaines de pièces par passage en fonction de leur taille.

Vous trouverez de plus amples informations sur la tribofinition à l’adresse : https://blog.igus.fr/tribofinition-de-pieces-en-polymeres-realisees-par-fabrication-additive/

Lissage chimique

Cette méthode consiste à plonger brièvement la pièce dans la vapeur d’un agent chimique pour en lisser la surface. Il est en général fait appel à un agent chimique auquel le polymère utilisé n’est pas résistant.   Cette absence de résistance permet de lisser la surface lors d’une courte exposition. Les coûts sont plus élevés que ceux de la tribofinition. Après ce lissage, les surfaces sont toutefois nettement mieux lissées que par tribofinition et aussi légèrement scellées.

Vous trouverez de plus amples informations sur le lissage chimique à l’adresse : https://blog.igus.fr/lissage-chimique-de-pieces-en polymeres-imprimees-en-3d/

Impression 3D surface lissée par voie chimique
Impression 3D surface lissée par voie chimique
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