Impression 3D résine : quelles sont les étapes de finition et le matériel nécessaire ?

post-traitement pour l'impression 3D résine

Si l’impression 3D par photopolymérisation (SLA, DLP, LCD…) s’est largement démocratisée ces dernières années, son haut de niveau de détail s’accompagne d’un fonctionnement plus complexe, mais surtout d’un post-traitement plus long et contraignant que les imprimantes 3D à filament. Pour atteindre son état physique final et garantir sa solidité avant d’appliquer une peinture ou un vernis, une impression résine doit passer par plusieurs étapes de post-traitement comme le rinçage et la cuisson. Pour vous guider, PRIMANTE 3D a listé les différentes étapes de finition ainsi que le matériel nécessaire pour post-traiter vos impressions résine.

Nettoyage des pièces en résine à l’IPA

La première étape de post-traitement pour une pièce imprimée en résine, consiste à enlever tous les résidus non polymérisés qui l’a recouvrent, ou bouchent les cavités internes. La technique la plus répandue repose sur l’utilisation d’une cuve remplie d’alcool isopropylique (IPA) dans laquelle on plonge la pièce en l’agitant plusieurs secondes. De cette manière le solvant va bien dans tous les interstices. On laisse ensuite tremper l’objet encore quelques minutes.

Toujours selon le même mode opératoire, un deuxième rinçage doit être effectué dans un autre bac d’IPA. Les durées de lavage peuvent varier de 5 à 20 minutes au total selon la taille des pièces, le type de résine et la concentration de résine dans l’alcool isopropylique. Il convient donc de consulter les recommandations du fabricant.

rinçage IPA

Rinçage manuel dans une cuve remplie d’IPA

La durée de vie d’un bain d’alcool isopropylique avant remplacement dépend de la concentration en résine. Formlabs par exemple, conseille de la changer lorsqu’elle atteint environ 10-12 %. Les tests montrent que les pièces commencent à devenir poisseuses lorsque la concentration en résine est à 5-10 %. Certains machines de fabricants sont livrées avec un densimètre qui permet de connaître la concentration d’IPA restante. Nous le verrons ci-dessous, certains appareils permettent d’automatiser cette tâche.

A noter que pour certaines résines, le rinçage ne doit pas se faire avec de l’eau car cela peut laisser des marques blanches sur les pièces imprimées. Par ailleurs il est conseiller d’utiliser des paniers de lavage distincts afin de préserver la couleur et la qualité des pièces.

Nettoyage aux Ultrasons

Nettoyage aux ultrasons

Preuve de son efficacité, le nettoyage par ultrasons n’est seulement une méthode utilisée dans la bijouterie, mais aussi dans le secteur médical pour le nettoyage des implants orthopédiques et des instruments médicaux. Elle se distingue par sa capacité à nettoyer plus efficacement et rapidement les cavités difficiles d’accès, comme les trous borgnes ou encore les structures à pores ouvert.

Un appareil de nettoyage par ultrasons fonctionne selon par un phénomène dit de cavitation. Les variations de densité dans le liquide et les dépressions donnent naissance à des bulles microscopiques qui en explosant désintègrent des impuretés et résidus qui adhèrent aux parois.

Selon les appareils, il est possible de plonger directement le plateau d’impression avec le modèle dans le bac préalablement rempli d’IPA (ou d’un nettoyant universel alcalin), ou bien de mettre ses impressions résine dans un panier. Il suffit ensuite de refermer le couvercle puis de lancer le nettoyage. La durée moyenne de traitement est de 10 minutes et la température entre 20 et 50 °C. Le prix d’un nettoyeur ultrasons varie selon les dimensions de la cuve et sa qualité (inox ou plastique), la puissance des transducteurs ou encore la présence d’un robinet de vidange.

Enlèvement des supports

pince coupante pour enlever les supports

La troisième étape de post-traitement pour une impression résine consiste à retirer les structures de soutien qui sont ajoutées lorsqu’une pièce comporte des parties en porte-à-faux. Si la plupart des supports se détachent lors du nettoyage à l’IPA, les autres devront être retirés au moyen d’une pince coupante.

Pour obtenir une finition parfaite vous pourrez ensuite poncer les différents points d’attaches. Il est recommander de commencer avec le grain le plus gros pour finir avec le plus fin pour obtenir une surface parfaitement lisse sans aspérité. Selon le résultat obtenu vous pouvez utiliser successivement les grains 50, 220, 400, 800, 1000 et enfin 2000.

Après le ponçage il est possible qu’un film de poussière se soit déposé à la surface des pièces. La première chose est de passer un coup de chiffon microfibres, puis pour la finition de l’huile minérale. Non seulement cela rend la pièce plus brillante, mais cela la protège l’objet de futures égratignures et enlève l’électricité statique.

Cuisson au four UV

Four à UV

La cuisson aux UV est la dernière étape de post-traitement d’une impression résine. Cette étape a pour rôle de finir de solidifier les pièces imprimées et maximiser leur propriétés en les plaçant dans une chambre munie de lampes UV. Le temps d’exposition dépend de plusieurs facteurs, principalement la puissance de lampe, le taux de remplissage de la pièce et le type de résine.

Cela peut aller de quelques minutes si l’objet est évidé, à plusieurs heures s’il est plein. Si au toucher celui-ci est encore collant c’est qu’il nécessite d’être exposé plus longtemps. Trop longtemps exposée, la pièce peut présenter des craquelures et altérations de couleur. Il convient donc de la surveiller toutes les 5 à 10 minutes et de la retirer aussitôt qu’elle est sèche.

L’autre solution, plus artisanale, consiste lorsque la météo le permet à sécher la pièce au soleil. Cette méthode est généralement plus longue et la solidification moins homogène qu’avec des fours à UV. En terme de matériel certains fabricants d’imprimantes 3D résine proposent leur propres fours à UV. Beaucoup plus chères que les appareils à manucure utilisés parfois par les makers, ils permettent néanmoins un contrôle de la lumière et de la température très précis. Des programmes peuvent également être sélectionnés selon le type de résine utilisé.

Les appareils de post-traitement

Kit de finition Form 2

Kit de finition Formlabs

Kit de finition Formlabs

Pour un nettoyage manuel de vos pièces à l’isopropanol, Formlabs propose un kit complet avec tous les accessoires nécessaires. Celui-ci inclut un poste de nettoyage comprenant deux bacs de rinçage et d’un panier, d’un bac pour poser les pièces et les outils, d’un support plateau et de plusieurs outils pour faciliter le décollement des pièces (pince coupante, spatule, outil de retrait…), de gants en caoutchouc et d’un cordon d’alimentation.

Pour les petites et moyennes pièces, certains makers ont recours à des récipients alimentaires équipés de panier amovibles tels que ceux de la marque Sistema.

Form Wash de Formlabs

Form Wash de Formlabs

Réputé pour la qualité de ses imprimantes 3D SLA, le fabricant américain Formlabs propose également des machines de post-traitement. Form Wash est un appareil qui permet d’automatiser le nettoyage de vos pièces en résine pour éviter le rinçage manuel. Il suffit de placer le plateau de fabrication de votre Form 2 dans la machine, puis de paramétrer la durée de rinçage.

Le bac contient de l’alcool isopropanol (IPA) qui est brassé par une système de turbine. De cette manière les pièces sont nettoyées dans les moindres recoins. Une fois le traitement est terminé, les pièces sont automatiquement retirées de l’IPA pour commencer à sécher.

La Form Wash peut contenir jusqu’à 8.6 litres d’IPA et nettoyer jusqu’à 70 pièces. Le rinçage dure en moyenne 15 minutes. La machine est vendue à partir de 598 €.

B9Clean de B9Creations

appareil de nettoyage B9 Clean

B9Creations est un fabricant américain qui produit des imprimantes 3D DLP parmi les meilleures du marché. Parce que le post-traitement est une étape particulièrement chronophage lorsque l’on fait de l’impression 3D résine, l’entreprise a mis au point une une machine de post-traitement automatisée pour les pièces imprimées en 3D.

D’une contenance de 2 litres, l’appareil dénommé B9Clean fonctionne avec de d’alcool isopropylique, un solvant utilisé pour le rinçage des pièces en résine. Il suffit pour l’utilisateur de retirer le plateau de fabrication de son imprimante, puis de le disposer sur la B9Clean et de paramétrer la durée de rinçage estimée à 10 minutes en moyenne. Environ 50 pièces peuvent être nettoyées avant le changement d’IPA. Les pièces sont ensuite séchées à l’air libre avant la post-cuisson dans le B9 Model Cure. La machine est vendue 595 $.

Nettoyeur à ultrasons Skymen

Nettoyeur à Ultrasons Skymen

Nettoyeur à ultrasons Skymen

Skymen propose plusieurs qualités et contenances de nettoyeurs à Ultrasons. Cela va de la cuve en plastique de 600 ml (environ 39 €) à des appareils en inox entre 800 ml ( à partir de 47 €) et 30 litres pour les plus grosses pièces. L’appareil génère des ondes ultrasonores de 40 kHz qui créent des millions de bulles de nettoyage microscopiques pour éliminer en douceur les résidus en quelques minutes. Fabriqué avec un réservoir en acier inoxydable SUS304 à haute résistance à l’usure, il propose 5 cycle de nettoyage (90s/ 180s/ 270s/ 360s/ 450s).

Le prix varie selon la nature du caisson (plastique ou métal) et des fonctionnalités disponibles comme le dégazage.

Nettoyeur à Ultrasons Zortrax

Nettoyeurs à Ultrasons Zortrax

L’Ultrasonic Cleaner de Zortrax est un autre type appareil qui permet d’automatiser le processus de rinçage de vos impressions résine. Sa particularité réside dans l’utilisation d’ondes sonones à haute fréquence qui en se propageant dans un bain d’alcool isopropylique (IPA) permettent de nettoyer une pièce de tous les résidus de résine. Il suffit de plonger directement son plateau ou ses pièces dans le bac, de refermer l’appareil puis de le mettre en route selon la durée de rinçage requise. En moyenne cela prend 10 minutes.

Cette cuve de nettoyage peut contenir jusqu’à 3,2 litres d’IPA et accueillir des pièces jusqu’à 240 x 135 x 100 mm. Optimisé pour la Zortrax Inkspire, l’Ultrasonic Cleaner est néanmoins compatible avec d’autres imprimantes résine. Son prix est de 310 €.

FormCure de Formlabs

Station de lavage FormWash de Formlabs

Station FormCure de Formlabs

En plus de sa cuve de nettoyage, Formlabs propose une chambre à UV appelée FormCure dédiée au post-traitement des résines Formlabs. Simple d’utilisation, l’appareil permet de contrôler la température et la lumière de manière très précise pour que les pièces atteignent leurs propriétés optimales et leur couleur définitive.

Une fois la pièce déposée dans la chambre l’appareil, il suffit de lancer le programme adapté à chaque type de résine Formlabs. Des paramètres par défaut sont néanmoins disponibles pour les autres types de résine.13 LED multidirectionnelles capables d’émettre une lumière de 405nm de longueur d’onde permettre maintenir une température de 80°C à l’intérieur de la chambre. Un plateau rotatif permet d’assurer une polymérisation uniforme.

Lampe UV manucure

lampe à UV pour la manucure

Pour les petites impressions il est possible d’utiliser des lampes UV pour manucure, ces appareils qui servent habituellement à sécher le vernis à ongle. Pour obtenir une polymérisation parfaitement uniforme, certains makers ajoutent un miroir ou une feuille d’aluminium sous la pièce.

Le modèle Inlife par exemple dispose de 6 réglages de minuterie: 30/60/90/120/150/180s et d’un capteur infrarouge intégré qui allume automatiquement lampe s’allume automatiquement lorsque vous placez votre main. Le prix d’une chambre à UV varie entre 20 et 50 €.