Moules d'injection imprimés en 3D dans un cadre en aluminium avec la pièce moulée par injection finie.

Production hybride: compléter les techniques de fabrication traditionnelles par l’impression 3D

La conversation autour impression en 3D et les méthodes de fabrication traditionnelles comme le moulage par injection ou le thermoformage sont souvent opposées, mais ce n’est pas toujours une question de l’un contre l’autre. En plus de fabriquer directement des produits finaux, l’impression 3D offre des avantages convaincants dans les configurations de production hybrides en tant que processus intermédiaire aux côtés des processus conventionnels.

En utilisant des moules, matrices et modèles imprimés en 3D pour divers processus de moulage et de coulée, vous pouvez combiner les avantages de ces technologies pour le prototypage et la production à faible volume. Cela rendra le processus de fabrication plus rapide et plus rentable et permettra une production plus rapide.

Cet article décrira six techniques de fabrication traditionnelles facilement complétées par l’impression 3D en stéréolithographie (SLA): le moulage par injection, le thermoformage, la coulée, le surmoulage, le moulage par compression et la coulée de silicone.

Moules d’injection imprimés en 3D dans un cadre en aluminium avec la pièce moulée par injection finie.Formlabs

Moulage par injection

Avec des imprimantes 3D de bureau abordables, des matériaux d’impression 3D résistants à la température et des machines de moulage par injection de paillasse, il est possible de créer des moules d’injection imprimés en 3D en interne pour produire des prototypes fonctionnels et de petites pièces fonctionnelles en plastique de production.

Pour une production à faible volume (environ 10 à 100 pièces), Moules d’injection imprimés en 3D gagner du temps et de l’argent par rapport aux moules métalliques coûteux. Ils permettent également une approche de fabrication plus agile, permettant aux ingénieurs et aux concepteurs de tester les conceptions de moules, de les modifier facilement et de continuer à itérer sur leurs conceptions beaucoup plus rapidement, tout en coûtant des ordres de grandeur de moins que l’usinage CNC traditionnel.

quip fabrique des produits comme la brosse à dents électrique quip et le fil dentaire rechargeable pour guider de meilleures habitudes dentaires.quip fabrique des produits comme la brosse à dents électrique quip et le fil dentaire rechargeable pour guider de meilleures habitudes dentaires.Formlabs

Thermoformage et formage sous vide

impression en 3D matrices sous vide et thermoformées est une méthode rapide et efficace pour créer des pièces formées sous vide de haute qualité pour la production en petits lots. Les matrices thermoformées imprimées peuvent être utilisées pour fabriquer des prototypes d’emballage, des rétentions orthodontiques transparentes et des moules alimentaires pour les confiseries au chocolat.

Les aligneurs transparents pour l'orthodontie sont l'un des premiers cas d'utilisation de l'impression 3D pour la production de masse.Les aligneurs transparents pour l’orthodontie sont l’un des premiers cas d’utilisation de l’impression 3D pour la production de masse.Formlabs

Moulage

La coulée est une technique populaire dans de nombreuses industries, notamment la bijouterie, la dentisterie et l’ingénierie. Il peut être utilisé pour les petites et les grandes pièces dans une grande variété de métaux.

Dans l’industrie de la bijouterie, par exemple, l’impression 3D fait partie du processus de moulage de précision. Les créateurs de bijoux commencent par concevoir une pièce numériquement et l’imprimer en 3D avec une résine moulable. La pièce peut ensuite être immergée dans un matériau d’investissement semblable à du sable et proprement brûlée dans un four, tout comme les modèles ordinaires en cire de bijoutier, laissant une fonte pour les métaux précieux.

La résine moulable peut être utilisée pour imprimer un maître détaillé pour la coulée.La résine moulable peut être utilisée pour imprimer un maître détaillé pour la coulée.Formlabs

Surmoulage

Le surmoulage est un processus de moulage par injection dans lequel un matériau est moulé sur un second matériau. Les moules d’impression 3D pour le surmoulage peuvent être un moyen efficace de créer des prototypes «d’aspect» et de «travail» (électronique surmoulée par exemple).

Dame Products, une startup basée à Brooklyn, dans l’État de New York, qui conçoit des produits pour l’industrie de la santé et du bien-être, a une gamme de produits qui incorpore des géométries ergonomiques complexes, entièrement encapsulées dans une couche de silicone sans danger pour la peau aux couleurs vives. L’équipe utilise un surmoulage en silicone en production pour encapsuler le matériel interne pour les prototypes bêta des clients.

Moulage par compression

Le moulage par compression est un processus de fabrication où les matériaux sont comprimés dans la forme souhaitée à l’aide de deux moules. Une fois de plus, l’impression 3D de ces moules peut être rentable et rapide pour le prototypage et la production à faible volume.

OXO conçoit des joints prototypés par silicone de moulage par compression dans des moules imprimés en 3D.OXO conçoit des joints prototypés par silicone de moulage par compression dans des moules imprimés en 3D.Formlabs

Développeurs de produits à OXO, une marque basée aux États-Unis qui crée des articles ergonomiques et pratiques pour la maison (principalement des gadgets de cuisine), utilise l’impression 3D pour le prototypage de formes et de fonctions, ainsi que des méthodes hybrides pour le prototypage de composants caoutchouteux tels que les joints.

Les ingénieurs d’OXO ont utilisé des moules imprimés en 3D pour le moulage par compression lorsqu’ils avaient besoin de produire un prototype fonctionnel avec des joints étanches entre les pièces. Ils ont déterminé que le mastic silicone en deux parties moulé par compression était idéal pour créer un prototype étanche qui imite le joint de production. En fait, le prototype de moule de compression est une bonne représentation de la méthode et de la conception du moule utilisées dans la fabrication des joints.

Coulée de silicone

Les coques ou moules imprimés en 3D peuvent également être utilisés pour la coulée de silicone, par exemple, pour produire à un prix abordable embouts en silicone sur mesure pour les aides auditives, les écouteurs musicaux, les écouteurs haut de gamme et les protections auditives.

Les écouteurs personnalisés sont fabriqués en moulant du silicone biocompatible dans des moules creux imprimés en 3D.Les écouteurs personnalisés sont fabriqués en moulant du silicone biocompatible dans des moules creux imprimés en 3D.Formlabs

Le processus commence par une numérisation numérique rapide et non intrusive du conduit auditif du client à l’aide d’un scanner 3D. Un technicien édite le fichier numérique dans un moule imprimable 3D et l’envoie sans fil à une imprimante SLA 3D. Une fois imprimées, les pièces sont nettoyées et le technicien jette du silicone biocompatible dans les moules. Une fois la coque imprimée en 3D retirée, le produit final est fini et enduit.

Explorez les workflows pas à pas

Les techniques de production hybrides élargissent la palette de matériaux de l’impression 3D et complètent les méthodes de fabrication traditionnelles. Les méthodes décrites dans cet article peuvent être utilisées directement, ou des éléments de chacun empruntés pour des applications personnalisées.

Balasz Kisgergely est un gestionnaire de programme de contenu pour Formlabs, une Imprimante SLA 3D fabricant. Cet article était basé sur un séminaire en ligne décrivant les bases de la conception de moules et leur application aux moules imprimés en 3D. Un livre blanc d’entreprise discute également des trois implémentations différentes du moulage et du moulage de silicone pour la conception et la fabrication de produits, y compris les workflows détaillés d’OXO, de Tinta Crayons et de Dame Products.

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