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RÉSUMÉ
Bien que la fabrication additive ait vu le jour durant les années 1980, ce n’est que depuis peu qu’elle est utilisée et reconnue par les professionnels ou les particuliers. En 2019, elle est devenue l’initiatrice d’une nouvelle ère industrielle, ouvrant la porte à de nouvelles technologies, mais surtout à de nouveaux matériaux imprimables. Cet article s’intéresse aux procédés existants de fabrication additive utilisant les silicones, un matériau souple et élastique. Les procédés et les matériaux y sont analysés, mais également les phases d’obtention d’une pièce.
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Anthony PELLAFOL : Ingénieur génie industriel du Conservatoire National des Arts et Métiers, - Responsable laboratoire de la société STERNE, Cavaillon, France
INTRODUCTION
Le terme « fabrication additive » fait référence à la réalisation de pièces par couches successives d'un matériau sans forme initiale. Cela permet « d'imprimer » en 3 dimensions des objets avec une grande variété de forme, de remplissage, voire des objets non réalisables par les procédés soustractifs.
Depuis sa création en 1985, l’impression en 3 dimensions (3D) est en constante expansion, tant dans le milieu professionnel, que chez les particuliers grâce à l’imprimante 3D open source.
Les matériaux et les techniques d’impression suivent cette évolution et, chaque jour, de nouveaux matériaux apparaissent, c’est le cas pour les silicones.
Les silicones sont destinées à être transformées par des procédés tels que le moulage par injection, le moulage par compression, mais encore l’extrusion, le calandrage ou l’enduction. Chaque transformation utilise des catalyseurs ou agents de réticulation propres. La rhéologie varie également en fonction des procédés de transformation : les silicones solides HCR (high concistency rubber) seront préférées pour les procédés de moulage par compression et extrusion, alors que les silicones liquides LSR (liquid silicone rubber) seront préférées pour le moulage par injection.
C’est en 2015 que la silicone voit le jour dans l’industrie de la fabrication additive et est officiellement imprimée. Deux entreprises présentent leurs technologies au salon Kunstoff à Düsseldorf : la société allemande ACEO avec un mode de dépose prénommé « drop on demand » et la société française STERNE avec un dépôt de filament LSR réticulant sous rayonnement ultra-violet (UV). D’autres acteurs suivent avec des technologies similaires, mais avec d’autres matériaux et d'autres méthodes de réticulation.
Cet article permet, dans un premier temps, de mieux comprendre la réticulation, ou le changement d’état, des silicones destinées à être imprimées en 3D. Ensuite, sont détaillées les solutions technologiques permettant de réaliser des pièces par fabrication additive. Pour terminer, la chaîne de valeur décrivant les capabilités, les règles de conception et la qualité des pièces et procédés existants, est présentée.
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des sigles utilisés.
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MOTS-CLÉS
fabrication additive impression 3D dépôt de filament dépôt de gouttes silicone silicone UV
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2. Techniques de fabrication additive utilisant des silicones
2.1 Impression par dépôt de filament
Cette technique est souvent comparée à la méthode la plus basique d’impression 3D : la FDM (Fused Deposition Molding).
La FDM utilise un filament de plastique chauffé pour le déposer. Comme expliqué au paragraphe 1, les silicones sont des fluides à l’état non réticulé. Elles ne nécessitent ainsi aucun apport de chaleur pour la dépose (c’est plutôt le contraire, la buse et/ou la matière peut être refroidie pour ne pas pré-réticuler avant la dépose).
Pour résumer le principe, le filament de silicone est entraîné et déposé par la tête de l’imprimante 3D sur la plateforme à travers une buse se déplaçant sur 3 axes, (x, y et z). La plateforme descend, ou la tête monte d’un niveau à chaque nouvelle couche appliquée, jusqu’à impression totale de l’objet (figure 2).
Cette technologie repose sur 3 éléments principaux : un plateau d’impression sur lequel est imprimée la pièce, le matériau d’impression et une tête d’impression. C’est principalement sur ces 2 derniers points que les nouveautés apparaissent.
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Comme expliqué en première partie de cet article, les silicones utilisées sont des bi-composants nécessitant une phase de mélange. Cette phase de mélange...
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Exemples de logiciels pour la réparation de STL :
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Meshmixer,
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Nettfab.
Exemples de logiciels permettant de générer un GCODE à partir d’un STL :
-
Slicer,
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Cura,
-
Z suite
Société STERNE
https://www.sterne-elastomere.com
Société ACEO
Socitété CARBON
https://www.carbon3d.com/materials/silicone/
Société PICSIMA
HAUT DE PAGE
3D PRINT Congress & Exhibition : salon dédié à l’impression 3D tous types de matériaux et technologies confondues, a lieu tous les ans à Lyon.
https://www.3dprint-exhibition.com
Kunstoff : La K connu, mondialement, le plus important salon de la matière plastique et du caoutchouc, a lieu tous les 3 ans à Düsseldorf (Allemagne).
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