Fabrication additive avec du silicone : Extrusion

11 novembre 2021

11h27

Depuis un certain temps déjà, les composants fabriqués de manière additive sont utilisés pour bien plus que du simple prototypage. Leur grand potentiel est également utilisé dans la construction de préséries et pour les pièces en série. Pour les composants techniquement utilisables, les propriétés des matériaux sont d'une importance cruciale. Dans ce domaine, les composants imprimés en 3D ne peuvent rivaliser avec ceux fabriqués de manière conventionnelle que s’ils possèdent également les mêmes propriétés mécaniques et chimiques. La biocompatibilité, la résistance thermique et bien sûr une très haute élasticité rendent le silicone indispensable pour de très nombreuses applications. Il existe donc un grand intérêt à exploiter les avantages de la fabrication additive avec des matériaux comme le silicone. Cependant, le procédé de fabrication additive du silicone n’est pas simple.

Parmi les différentes approches, ce livre blanc présente laà base d'extrusion méthodes et processus. En particulier, différents mécanismes de réticulation sont examinés plus en détail, avec leurs avantages et inconvénients respectifs.

Impression 3D de silicone : procédés basés sur l'extrusion

Un avantage décisif des procédés basés sur l’extrusion réside dans la grande variété de liquides et de pâtes pouvant être traités. Presque tous les types de silicones peuvent donc être utilisés : De faible à haute viscosité et de RTV (R.boumTtempératureVulcanisation) au standard LSR (Lc'est ce queSiliconeR.ubber) aux silicones durcissant aux UV et chargés de particules.

Le procédé de fabrication par extrusion est très similaire à celui du FLM (FutiliséLouiM. oding) impression. A l'aide d'une tête de distribution, un fil est déposé. Un composant est fabriqué de manière additive à partir de ce fil, couche par couche.

Dans ce livre blanc, les silicones LSR et RTV à 2 composants sont abordés. Les LSR nécessitent de l'énergie thermique pour la réticulation, tandis que les silicones RTV sont conçus pour réagir à température ambiante.

LSR de réticulation

L’impression silicone implique toujours un matériau liquide. Les paramètres décisifs du processus sont donc la stabilité dimensionnelle et la réticulation du silicone. Il est également important de noter que la résistance du silicone fini n’est obtenue que par la réaction chimique du matériau, par exemple par polyaddition ou polycondensation.

Fondamentalement, pour les silicones LSR, on distingue deux moments de réticulation différents : la réticulation pendant la production et la réticulation après le travail ou pendant le post-traitement.

Réticulation pendant la production

Ce procédé présente cependant un inconvénient majeur : la répartition de la température change avec la hauteur du composant. En effet, plus la couche est éloignée de la plateforme de construction, moins l'énergie thermique est fournie. Cela signifie qu'un processus fiable et constant pour un composant comportant de nombreuses couches est donc très difficile à réaliser. L'expérience a montré qu'il n'est plus pratique de fabriquer des composants de plus de deux à trois centimètres à l'aide d'une plateforme de fabrication chauffée.

Réticulation en post-traitement

Une autre approche consiste à utiliser un silicone qui conserve sa forme après extrusion du fait de ses propriétés rhéologiques. Ceci peut être obtenu par une viscosité très élevée ou une thixotropie élevée du silicone, ou une combinaison des deux. Le composant fini en silicone LSR est placé dans un four lors de la phase de post-traitement et réticulé à des températures appropriées. L’apport de chaleur ne doit provoquer aucune déformation du composant. Dans ce processus, aucun équipement supplémentaire n'est requis pour fournir de la chaleur pendant l'impression.

Matériel de support

Pour les surplombs abrupts ou les ponts (fermeture d'un contour), une structure de support doit être construite. Ce matériau support doit adhérer au silicone lors du processus de fabrication et résister aux conditions thermiques lors de la réticulation. Par la suite, il doit être facilement démontable de la pièce finie. Trouver le bon matériau de support pour chaque silicone est un défi. Et la construction de la structure de support nécessite du matériel et du temps supplémentaires pour le processus de fabrication.