Brevet FR3110481A1 — publié le 20211126

Procédé pour post-traiter une pièce (2) obtenue par une technique d’impression 3D mettant en œuvre une cire, comprenant les étapes de : - placer ladite pièce (2) dans une enceinte (1) contenant un bain de solvant (3) porté à une température prédéterminée supérieure au point de fusion de ladite cire, - lorsque ladite pièce (2) a été portée à ladite température prédéterminée, pressuriser ladite enceinte (1) comportant la pièce (2) à post-traiter à une pression prédéterminée pendant une durée de post traitement prédéterminée, - dépressuriser ladite enceinte (1) et en extraire ladite pièce (2). Voir Figure 1 Procédé de post-traitement de pièces obtenues par impression 3D La présente invention concerne un procédé de post-traitement de pièces obtenues par impression 3D, notamment par fabrication additive avec cire support ou par stéréolithographie, en particulier par impression multijet. Etat de la technique antérieure L’utilisation des technologies additives de fabrication de type « impression 3D » nécessitent, dans une très large proportion, le recours à un traitement particulier à l’issue de la fabrication. En eet, la fabrication additive nécessite, notamment, la présence de supports qui apportent la stabilité dimensionnelle à la pièce matérialisée pendant sa fabrication. Ces supports existent sous différentes formes, ici nous nous intéressons principalement aux supports en cire. Le post-traitement des pièces imprimées en 3D a d’abord un rôle de nettoyage qui consiste à obtenir un résultat le plus proche possible de la pièce conçue numériquement. Or, la cire support encapsule la pièce dans son entièreté. La technique antérieure la plus aboutie consiste à faire fondre cette cire dans une étuve puis de la plonger dans un bain d’huile de maïs chau et accompagné d’ultrasons. Cette technique ne permet pas d’atteindre les parties les plus fines et limite donc le champ d’application des pièces ainsi fabriquées. La fabrication par stéréolithographie se déroule dans un bain de résine liquide photosensible dans lequel un faisceau laser vient activer les photo-initiateurs de manière sélective, couche par couche. La pièce ainsi obtenue est entièrement recouverte de résine liquide qui doit être éliminée avant qu’elle ne soit utilisée. La technique antérieure consiste à placer la pièce dans un bain d’alcool isopropylique agité ou excité par ultrasons. Encore une fois, la géométrie de la pièce ne permet pas toujours son nettoyage complet. Certaines formes ou dimensions ne permettent pas le passage du liquide de nettoyage, la formation de bulles est courante. Le but de la présente invention est d’éliminer la cire support résiduelle autour et à l’intérieur de pièces imprimées 3D de forme complexe, obtenues par fabrication additive avec utilisation de supports en cire ou bien par stéréolithographie. L’objectif est ainsi de pouvoir exploiter, de manière significativement accrue, les possibilités oertes par l’impression 3D. Cet objectif est atteint avec un procédé pour post-traiter une pièce obtenue par une technique d’impression 3D mettant en œuvre une cire, comprenant les étapes de : - placer ladite pièce dans une enceinte contenant un bain de solvant porté à une température prédéterminée supérieure au point de fusion de ladite cire, - lorsque ladite pièce a été portée à ladite température prédéterminée, pressuriser ladite enceinte comportant la pièce à post-traiter à une pression prédéterminée pendant une durée de post traitement prédéterminée, - dépressuriser ladite enceinte et en extraire ladite pièce. Lorsque le procédé de post traitement selon l’invention est mis en œuvre pour une pièce obtenue par une technique de fabrication additive implémentant une cire support, le bain de solvant peut avantageusement comprendre de l’essence de térébenthine. La température prédéterminée à laquelle l’enceinte est portée, peut être d’environ 65°C, et la pression prédéterminée à l’intérieur de l’enceinte pressurisée peut être portée à environ 6 bars. Lorsque le procédé de post traitement est mis en œuvre pour une pièce obtenue par stéréolithographie, le bain de solvant peut avantageusement comprendre de l’isopropanol (alcool isopropylique). Pour une pièce imprimée 3D en méthacrylate d’uréthane, la température de chauffage est déterminée inférieure à celle du point de ramollissement du méthacrylate d’uréthane. La température prédéterminée du bain d’isopropanol peut être d’environ 40°C, et la pression prédéterminée à l’intérieur de l’enceinte pressurisée est portée à environ 4 bars. La durée de post traitement durant laquelle la pièce à post traité est maintenue dans l’enceinte chauffée et pressurisée peut être d’environ 15 minutes. L’enceinte de post traitement peut être pressurisée par injection d’un gaz comprimé dans l’enceinte de post traitement. Description des figures D’autres avantages et particularités de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et de la figure annexée suivante : La figure 1 est un schéma représentant une pièce à traiter placée dans un bain de solvant à l’intérieur d’une enceinte pressurisée et chauffée. Modes de réalisation détaillés Ces modes de réalisation étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites ou illustrées par la suite isolées des autres caractéristiques décrites ou illustrées ( même si cette sélection est isolée au sein d’une phase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est susante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, et/ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est susante pour conférer un avantage technique ou à différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure. En référence à la Figure 1, une pièce 2 imprimée en 3D est placée dans une enceinte pressurisée 1 contenant un bain 3 de solvant mis à température. Cette enceinte 1 comporte une cuve 10 pour contenir le bain 3 et un couvercle 11 prévu pour être couplé à la cuve 10 par un système de joint 12 permettant un fonctionnement de l’enceinte 1 sous pression. L’enceinte est équipée de dispositifs chauffants à base de résistance 14,15,16, d’une sonde 4 de température du bain 2, d’un capteur 5 de pression à l’intérieur de l’enceinte. Le couvercle 11 de l’enceinte 1 est pourvu d’un conduit 13 prévu pour être relié à une source d’air comprimé (non représentée) mise en œuvre pour pressuriser l’enceinte 1. Dans le cas d’une pièce imprimée en méthacrylathe par stéréolithographie, le bain d’alcool isopropyliqye est porté à une température de 40°C. La pression, nécessaire à une bonne pénétration du solvant dans les parties les plus fines de la pièce, doit être portée à 4 bars. Enfin la durée nécessaire à l’entière dissolution de la résine non polymérisée est de 15 minutes. Au-delà de cette durée, la pièce sera sujet à des déformations appelées « warping ». Dans le cas d’une pièce imprimée avec des supports en cire, le bain sera uniquement composé d’essence de térébenthine et porté à 65°C, température à laquelle la cire est uniformément liquéfiée. Le but de l’invention étant d’optimiser l’élimination optimale de cette cire support, une température de traitement trop proche du liquidus de la cire pourrait aboutir à des restes non-éliminés dûs à l’éventuelle inertie thermique d’une pièce massive. À la différence des pièces imprimées par stéréolithographie, il est ici nécessaire de laisser la pièce monter en température avant la mise en pression afin d’éviter tout risque de détérioration de parties parois fines. La pression de fonctionnement peut ici monter jusqu’à 6 bars. Le procédé de post traitement selon l’invention allie ainsi une pressurisation, une mise en température et un bain de solvant. Chacun de ces trois paramètres est directement lié au matériau composant la pièce finale et au type de support. Dans le cas d’une fabrication additive mettant en œuvre de la cire support, on élimine ainsi la cire support, non pas dans les conditions normales de températures et de pression, mais en plaçant la pièce imprimée dans un dispositif permettant la mise sous pression d’un bain d’essence de térébenthine chaué au -delà du point de fusion de la cire support. L’essence de térébenthine est un solvant ecace sur les cires. Mise sous pression, elle atteindra toutes les parties de la pièce. La technique antérieure employait de l’huile le maïs, plus dicile à éliminer par la suite et limitant les procédés ultérieurs de traitements de surface, de collage ou d’assemblage mécaniques particuliers. Dans le cas d’une impression 3D par stéréolithographie, les conditions de températures seront adaptées et le liquide de nettoyage va être de l’isopropanol. Dans le cas d’une pièce imprimée en méthacrylate accompagnée de supports en cire, la température devra se située au-dessus du point de fusion de la cire et en dessous du point de ramollissement du méthacrylate. L’élévation de la température a pour second avantage l’obtention d’une extension thermique de la pièce, le solvant pénétrera plus facilement dans les pièces au dimensions réduites. À l’échelle du centième de millimètre, une dilatation thermique de l’ordre de 150.10-6 K-1 peut grandement faciliter le nettoyage de la pièce. La pression est déterminée à la suite d’essais qui ont aidé à fixer une valeur de pressurisation alliant ecacité, absence de risques de déformation de la pièce et sécurité. Le choix du solvant est directement lié au type de support, il doit à la fois avoir la capacité de capter la cire mais doit aussi laisser la pièce intacte et s’éliminer parfaitement en fin de protocole. L’art antérieur utilisait une huile de maïs qui a l’avantage de capter ecacement la cire mais le désavantage d’être particulièrement dicile à éliminer de manière absolue. Une coloration de la pièce peut aussi avoir lieu. La présente invention met en oeuvre l’essence de térébenthine, mélange de composés terpéniques, d’acide et d’alcools. Cette essence s’élimine aisément et laisse les surfaces intactes. Sur un plan de sécurité, seules les vapeurs doivent être gérées à l’aide d’une hotte adaptée. Les pièces concernées par l’invention sont présentes dans de nombreux domaines comme l’ingénierie de précision, l’horlogerie et la joaillerie, l’industrie pharmaceutique et médicale. La précision du nettoyage accru des pièces permet des assemblages mécaniques plus précis, des états de surfaces controlés et une composition sûre des éléments fabriqués. Une plus grande liberté de forme est ainsi obtenue, il est notamment désormais possible d’obtenir des tubes dont le diamètre intérieur avoisine le centième de millimètre de manière fiable et reproductible. Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui vient d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Bien entendu, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux. Procédé pour post-traiter une pièce (2) obtenue par une technique d’impression 3D mettant en œuvre une cire, comprenant les étapes de : - placer ladite pièce (2) dans une enceinte (1) contenant un bain de solvant (3) porté à une température prédéterminée supérieure au point de fusion de ladite cire, - lorsque ladite pièce (2) a été portée à ladite température prédéterminée, pressuriser ladite enceinte (1) comportant la pièce (2) à post-traiter à une pression prédéterminée pendant une durée de post traitement prédéterminée, - dépressuriser ladite enceinte (1) et en extraire ladite pièce (2). Procédé selon la revendication 1, mis en œuvre pour une pièce (2) obtenue par une technique de fabrication additive implémentant une cire support, caractérisé en ce que le bain de solvant (3) comprend de l’essence de térébenthine. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la température prédéterminée à laquelle l’enceinte (1) est portée est 65°C. Procédé selon l’une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la pression prédéterminée à l’intérieur de l’enceinte pressurisée (1) est portée à 6 bars. Procédé selon la revendication 1, mis en œuvre pour une pièce (2) obtenue par stéréolithographie, caractérisé en ce que le bain de solvant comprend de l’isopropanol (alcool isopropylique). Procédé selon la revendication 4, mis en œuvre pour une pièce (2) imprimée 3D en méthacrylate d’uréthane, caractérisé en ce que la température de chauffage est inférieure à celle du point de ramollissement du méthacrylate d’uréthane. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la température prédéterminée du bain (3) d’isopropanol est 40°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la pression prédéterminée à l’intérieur de l’enceinte pressurisée (1) est portée à 4 bars. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la durée de post traitement est 15 minutes. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’enceinte de post traitement (1) est pressurisée par injection (13) d’un gaz comprimé dans ladite enceinte (1).