Le nettoyage, une étape clé du post-traitement en impression 3D

Après avoir balayé rapidement ce qu’est le post-traitement en impression 3D, il est temps d’entrer dans le vif du sujet et de commencer par l’une des premières étapes qui intervient après l’impression. Il s’agit du nettoyage de la pièce qui passe à la fois par le retrait des potentiels supports d’impression mais aussi par le fait de retirer tout excédent de matériau. Et bien évidemment, cette étape de nettoyage peut prendre plusieurs formes selon la technologie de fabrication additive utilisée, le matériau employé ou encore les moyens dont l’utilisateur dispose. On va par exemple parler de dépoudrage pour les procédés sur lit de poudre ou de rinçage pour les techniques utilisant de la résine principalement. Il est temps de revenir sur ces différentes méthodes et de comprendre quelles difficultés sont liées au nettoyage en post-traitement. 

Quel que soit le procédé d’impression 3D, il est souvent nécessaire de passer par des étapes de post-traitement une fois que l’imprimante 3D a terminé son travail. Retrait des éventuels supports, dépoudrage, traitement thermique, finition de surface, peinture, etc. Souvent considéré comme chronophage, le post-traitement tend à être de plus en plus automatisé avec davantage de solutions qui assurent ce travail encore beaucoup manuel aujourd’hui. Le nettoyage est sans doute l’une des étapes du post-traitement qui prend encore trop de temps, avec des écueils difficiles à surmonter. 

Crédits photo : Matterhackers

Enlever l’excédent de matériau

Retirer la résine non polymérisée

Dans les procédés résine, une fois l’impression 3D terminée, il faut passer par une étape de nettoyage pour retirer l’excédent de matériau qui n’a pas pu être photopolymérisé afin qu’il évite de se solidifier sur le dessus du modèle. On parlera ici de rinçage de la pièce. C’est une étape sensible car elle peut affecter la partie qui a déjà été durcie. Afin de faciliter cette étape, plusieurs machines sont aujourd’hui proposées sur le marché : ce sont des sortes de cuves dans lesquelles l’utilisateur vient y placer ses pièces. D’ailleurs, les fabricants d’imprimantes 3D résine proposent souvent leur propre équipement comme la Form Wash de Formlabs. Le nettoyage de votre pièce impliquera très généralement l’emploi de produits chimiques comme l’alcool isopropylique (IPA) ou de l’éther monométhylique de tripropylène glycol (TPM). Attention ici à la sécurité de l’opérateur : il faut porter l’équipement de protection recommandé.

Le dépoudrage, un post-traitement indispensable

Les procédés de fabrication additive qui utilisent de la poudre nécessiteront quant à eux une étape de post-traitement appelée le dépoudrage. Il s’agit d’enlever le surplus de poudre qui entoure la pièce après impression. Celle-ci est plus ou moins importante en fonction de la technologie : en SLS par exemple, les pièces imprimées sont encapsulées dans ce qu’on appelle le « gâteau d’impression ». Après avoir laissé refroidir le bac de poudre suffisamment longtemps en fonction du polymère utilisé, l’utilisateur va devoir aller chercher ses pièces en retirant la poudre. Cette étape peut être manuelle : il faudra s’équiper de gants mais aussi d’un masque pour ne pas inhaler les particules de poudre. A noter qu’aujourd’hui, la plupart des machines SLS proposent des stations de récupération de la poudre dédiées, facilitant ce travail d’aspiration, mais surtout de recyclage du matériau non fritté. En effet, il est possible de récupérer cette poudre et de la mélanger avec de la « neuve » pour une impression suivante.

Crédits photo : 3D Logics

Une fois les pièces récupérées, on vient affiner le dépoudrage à l’aide d’une brosse qui permet d’aller chercher l’excédent de matériau non fritté. Toutefois, si les volumes de fabrication sont plus importants, on vous conseille d’investir dans une solution de dépoudrage qui vous permettra d’automatiser cette étape et de consacrer votre temps à une autre tâche, mais surtout d’aller chercher des zones beaucoup plus difficiles d’accès (selon la géométrie de vos pièces). Plusieurs types de machines existent actuellement : on parlera le plus souvent de nettoyage par sablage. En fonction de votre budget mais aussi des contraintes de votre environnement de travail, vous aurez accès à des solutions plus ou moins adaptées et performantes. Certaines sableuses intègrent un tambour rotatif et un pistolet à air comprimé ; d’autres sont simplement dotées d’un aspirateur et d’une cabine de sablage.

De plus, en passant par des solutions de dépoudrage automatisées, l’opérateur pourra éviter plusieurs écueils. En effet, nettoyer les pièces à la main peut avoir quelques conséquences comme des irrégularités dans le dépoudrage, l’apparition de traces de doigts sur la pièce ou encore des brûlures liées à une exposition trop longue ou trop proche à la pression.

Le retrait des supports d’impression

Une fois qu’on a une pièce nettoyée, sans surplus de matériau, on peut alors retirer ses éventuels supports d’impression. Notez que ces étapes ne s’appliquent pas aux procédés sur lit de poudre polymère (SLS, MJF, SAF) puisque cette dernière agit déjà comme support. De plus, en fonction du procédé d’impression choisi et de la géométrie de la pièce, vous pourrez passer directement cette étape du post-traitement, sans nettoyage préalable de votre pièce – on pense ici au procédé FDM par exemple.

Le plus souvent essentiels – par exemple pour soutenir les zones en porte-à-faux – les supports d’impression posent quand même la question du « Et après ? ». Une fois la pièce sortie de la machine, il faudra en effet les retirer, une étape qui peut être plus ou moins facile. En effet, plusieurs méthodes de retrait des supports existent aujourd’hui, conditionnées par la complexité de la pièce, le matériau utilisé ou encore les moyens à disposition de l’utilisateur. Commençons par le retrait manuel de ces supports : celui-ci peut être fait directement avec vos doigts (si les supports sont accessibles et peu nombreux), ou à l’aide d’outils comme une pince coupante ou un petit couteau ou cutter. On parle ici de supports en plastique. On viendra couper au niveau des différents points de contact. C’est un travail minutieux car il y a risque d’abîmer la pièce finale.

L’utilisation d’une pince coupante est courante pour retirer les supports d’impression (crédits photo : Formlabs)

Si vous avez utilisé des supports d’impression solubles, une deuxième technique consiste à plonger votre pièce dans de l’eau ou dans une solution chimique (si c’est du HIPS, on privilégiera du limonène par exemple alors que du PVA se dissout dans l’eau). Sachez qu’il existe des machines dédiées au retrait des supports plastiques qui permettront d’automatiser cette étape et d’offrir des résultats ultra précis.

Enfin, pour les supports d’impression 3D métalliques, il faudra la plupart du temps utiliser des machines CNC comme une fraiseuse. Il est également possible d’avoir recours à des techniques comme la découpe au fil.

Et vous, quelle méthode de nettoyage utilisez-vous pour assurer le post-traitement de votre pièce ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !

*Crédits photo de couverture : Spengler