Une introduction au post-traitement en impression 3D

La chaîne de valeur de la fabrication additive comprend de multiples étapes avant de pouvoir tenir dans sa main une pièce prête à être utilisée. Il y a évidemment la phase d’impression, mais aussi celle de la modélisation, à l’origine de tout projet. Mais une fois que l’imprimante 3D a fini son travail, il faut souvent retravailler la pièce : c’est là qu’intervient le post-traitement. Celui-ci regroupe l’ensemble du travail à réaliser une fois la pièce sortie de la machine ; on parlera aussi bien de nettoyage, de finition de surface, de recuit ou encore de coloration. Les techniques de post-traitement en impression 3D sont aussi variées que les procédés de fabrication eux-mêmes et répondent à des exigences particulières. Mais finalement, à quoi sert le post-traitement en impression 3D ? Pourquoi cette étape est-elle clé dans la fabrication de nos pièces ? Comment le marché est-il structuré ? On vous dit tout !

Le post-traitement en impression 3D est principalement utilisé pour améliorer l’esthétique des pièces fabriquées et/ou améliorer leurs propriétés. Il s’agit par exemple de rendre une surface plus lisse ou de recuire un composant pour renforcer sa solidité et optimiser sa résistance. Si certaines techniques de post-traitement peuvent être utilisées avec n’importe quel procédé d’impression 3D, d’autres sont spécifiques à une technologie. On ne va en effet pas travailler sur une pièce FDM de la même manière qu’une pièce métallique. Le post-traitement sera donc un point important à prendre en compte quand on souhaite se lancer dans l’impression 3D. 

Le post-traitement permet notamment d’améliorer l’esthétique des pièces imprimées en 3D (crédits photo : Sinterit)

Les méthodes de post-traitement en impression 3D

On peut aujourd’hui établir différentes catégories de post-traitement en fabrication additive qui feront l’objet d’articles dédiés dans les prochains mois. Tout d’abord, le nettoyage des pièces. Comme son nom l’indique, ce groupe englobe toutes les techniques qui permettront de rendre notre pièce plus propre : dépoudrage, rinçage, brossage, soufflage, etc. L’objectif est de retirer tout l’excédent de matériau, que ce soit de la poudre ou de la résine. En fonction du procédé d’impression utilisé, cette étape sera plus ou moins longue. On sait par exemple qu’avec le frittage de poudre, c’est une  étape souvent chronophage qui vient allonger les délais de fabrication. 

Deuxième catégorie, le recuit ou la recuisson. Il s’agit ici de soumettre la pièce à une augmentation de la température pour améliorer ses propriétés mécaniques comme sa résistance à la chaleur, à la traction, aux UV ou encore sa solidité ou sa stabilité thermique. Cette étape concerne principalement les pièces polymères – par exemple, pour les procédés résine, il existe des machines de “curing” directement pensées pour être utilisées avec telle ou telle imprimante, comme c’est le cas pour les solutions Formlabs. On pense aussi aux procédés de liage de poudre ou d’impression 3D métallique indirecte où il faut passer par une étape de déliantage puis de frittage via un four adapté. Les techniques de recuit sont donc utilisées pour améliorer les propriétés et fonctionnalités finales de la pièce. 

Crédits photo : MakerBot

S’en suivent alors deux catégories employées pour optimiser l’esthétique des pièces : la finition de surface et la coloration. La première regroupe toutes les méthodes qui permettront d’améliorer l’aspect de la pièce : lissage, polissage, sablage, infiltration ou encore fraisage. Il existe actuellement de nombreux procédés pour modifier la surface d’une pièce, soit en ajoutant ou en retirant de la matière. Par exemple, le ponçage permettra de supprimer des inégalités de surface alors que la pulvérisation consistera à ajouter une couche de produit pour obtenir une meilleure brillance. 

Si on prend maintenant la coloration, l’objectif final est bien entendu d’ajouter de la couleur à la pièce finie. La teinture et la peinture sont deux méthodes aujourd’hui employées ; le choix dépend principalement du matériau d’impression utilisé. Par exemple, la teinture est davantage prisée pour les procédés à base de poudre polymère tandis qu’on viendra plutôt peindre des pièces réalisées en FDM. 

Les avantages et les défis du post-traitement

Vous l’aurez compris, le post-traitement en impression 3D est une étape clé pour jour sur l’aspect visuel d’une pièce mais aussi sur ses caractéristiques finales. Grâce aux différentes techniques, la pièce imprimée en 3D peut être pleinement utilisée voire commercialisée. Elles permettent de corriger certains défauts et parfois même “camoufler” l’aspect imprimé en 3D en supprimant le côté couche par couche. De plus, grâce au post-traitement, certaines pièces plastiques ont des caractéristiques similaires à des pièces métalliques, pour un prix considérablement réduit.

Plusieurs techniques de coloration existent aujourd’hui (crédits photo : BigRep)

Bien évidemment, le post-traitement a également ses défis et ses limites que le marché essaie depuis quelques années de résoudre pour offrir davantage de flexibilité aux utilisateurs. Car l’un des plus grandes barrières du post-traitement en impression 3D est le temps que cela prend. Selon l’étude annuelle publiée par PostProcess Technologies, 53 % des participants affirment que leur plus grand défi réside dans la durée de cycle du post-traitement : selon eux, ces étapes restent trop chronophages et ne permettent pas de profiter pleinement de cette réduction du temps de fabrication proposée par l’impression 3D elle-même. La recherche de procédés automatisés est devenu une priorité pour de nombreux professionnels du secteur qui cherchent à s’affranchir de ces étapes qui font aussi appel à de la main-d’oeuvre qui pourrait être employée sur d’autres postes stratégiques. De plus, en automatisant certaines techniques de post-traitement, on pourrait garantir une meilleure sécurité des collaborateurs. Dans tous les cas, c’est l’une des tendances clés du marché, que ce soit en post-traitement ou dans l’impression même des pièces, et nous avons hâte de découvrir les prochaines innovations autour de l’automatisation des procédés !

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*Crédits photo de couverture : Protiq