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Impression 3D et métallisation

01 février 2021

Impression 3D et métallisation : un couplage qui révolutionne le design produit

L’impression 3D plastique et la métallisation est une combinaison qui gagne de plus en plus à se faire connaître. Décryptage du fonctionnement et des atouts de la métallisation de pièces 3D avec Smart Metal Design, partenaire du pôle Performance Industrielle de Polyvia.

Avec l’essor de l’impression 3D, tous secteurs confondus, la métallisation de pièces plastiques prend un nouveau tournant et se positionne comme un allié pour obtenir des pièces finies à haute valeur ajoutée.

En effet, il est bien connu que l’impression 3D offre des possibilités de design quasiment illimitées, notamment avec les structures lattices, mais les pièces obtenues ne répondent pas toujours aux critères des secteurs les plus exigeants, que ce soit pour des raisons d’aspects esthétiques ou de propriétés mécaniques insuffisantes.

La métallisation se présente alors comme une solution idéale pour des applications esthétiques, fonctionnelles et mécaniques. Découvrez quelles en sont les raisons.

Pièces imprimées en 3D métallisées

La métallisation de pièces 3D, comment ça marche ?

Le process de métallisation mis au point par Smart Metal Design est compatible avec toutes les matières et procédés de fabrication :

  • impression 3D (SLA / SLS / FDM / MJF…)
  • plastiques (ABS, PC, PEEK, PVC, PEI…)
  • résines de coulée, composites, verre…

Les pièces plastiques sont dans un premier temps rendues conductrices, afin de pouvoir les métalliser dans les bains. Il faudra tout de même s’assurer de l’étanchéité des pièces pour éviter les infiltrations de bain. Pour les pièces de grandes dimensions, il faut également des pièces robustes qui pourront couler dans des bains de densité 1.4.

Avec la technologie mise au point par Smart Metal Design, il est possible de métalliser des pièces unitaires, tout comme des séries de pièces. La capacité des bains permet une métallisation de petits ou grands volumes, s’adaptant ainsi aux différentes industries. En effet, les plus grandes cuves ont des dimensions importantes : 7*4*2.5mètres.

La métallisation reproduit l’état de surface initial de la pièce traitée, ainsi il est possible :

  • de conserver la texturation de la pièce d'origine. Certaines imprimantes 3D ne nécessitent pas de reprise manuelle avant métallisation, telles que les imprimantes Carbon qui utilisent la technologie CLIP et permettent d'obtenir une texturation très précise. 
  • de s'orienter vers un rendu lisse (poli-miroir), en passant par un apprêt et ponçage de la pièce imprimée en 3D, par un vernis pour tendre la surface, ou bien par une solution chimique. Le post-process est propre à chaque technique d’impression 3D.

Des propriétés esthétiques

En sortie de production, les pièces fabriquées en 3D présentent souvent des états de surface bruts qui peuvent soit être laissés en l'état si ils répondent au cahier des charges, soit retravaillés par le biais de différentes solutions de post-process pour obtenir la finition souhaitée. Attardons-nous sur les avantages de la métallisation.

Pour les secteurs où l’aspect esthétique est primordial, tels que la cosmétique, le luxe, ou l’art, les technologies d’impression 3D permettent de laisser libre cours à la créativité en réalisant des pièces aux designs illimités, tout en renforçant l’aspect qualitatif par un dépôt métallique.

Le procédé de métallisation par électroformage permet de déposer de quelques microns de nickel ou de cuivre jusqu’à plusieurs millimètres d’épaisseurs, répondant ainsi à de nombreux besoins à la fois esthétiques et mécaniques.

La métallisation confère des propriétés esthétiques indéniables aux pièces réalisées en impression 3D : brillance, éclat, effet miroir, rendu satiné, brossé… Il est également possible d’apposer des vernis colorés pour obtenir d’autres aspects esthétiques. En forte épaisseur, la métallisation peut atténuer les strates de construction.

GEM métallisé   GEM 3D métallisé

Démonstrateurs imprimés en 3D avec la technologie Polyjet. A gauche : métallisation en finition nickel brillant / à droite : métallisation en finition cuivre brossé + vernis.

Un autre atout de la métallisation est sa capacité à simuler le poids et le toucher froid du métal, même avec un dépôt très fin sur des pièces plastiques. En effet, cet aspect sensoriel est très recherché, notamment pour des applications de parfumerie où la densité des produits est synonyme de qualité.

Un apport de fonctionnalités

La métallisation n’est pas que visuelle ou sensorielle, mais se veut aussi fonctionnelle. Bien que les aspects esthétiques soient les plus perceptibles, le procédé de métallisation apporte aussi des fonctionnalités aux pièces plastiques.

Conductivité

La conductivité des pièces plastiques peut être une fonctionnalité recherchée pour des applications nécessitant un blindage, une compatibilité électro-magnétique (CEM), le placement d’antennes… Afin de rendre conductible des pièces plastiques, il est possible de procéder à un dépôt de cuivre, qui s’avère être un excellent conducteur. En termes d’épaisseur, quelques microns suffisent, entre 20 et 50µm.

Résistance et renforcement des propriétés mécaniques

La métallisation améliore également les propriétés mécaniques des pièces imprimées en 3D. Même avec un dépôt de faible épaisseur, la résistance au choc peut être améliorée considérablement, tout comme la résistance en traction et aux rayures. Un dépôt de 50µm peut notamment multiplier par 2 les propriétés mécaniques de la pièce et un dépôt de 120µm peut les multiplier par 6.

Le processus de métallisation peut également s'avérer intéressant pour accroître la tenue en température et la résistance à l'abrasion de pièces imprimées en 3D. Par exemple, avec la précision de l'impression 3D, il est possible de concevoir rapidement et à un coût compétitif des empreintes polymères pour produire des petites séries de pièces injectées "bonne matière". Afin d'améliorer leur tenue en température, la métallisation peut être une alliée avec un fin dépôt sur l'empreinte.

D'autre part, certaines pièces complexes sont réalisées en impression 3D pour des raisons de liberté de design et réduire les assemblages. Dans un contexte industriel, il devient alors intéressant de les métalliser afin d'obtenir des pièces techniques, résistantes et surtout plus légères et maniables que celles conçues intégralement en métal.

Smart Metal Design

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