L’impression 3D permet de créer toutes sortes de pièces, mais elles ne sont généralement pas étanches. Pour qu’elles tiennent plus longtemps et afin de les protéger contre les projections d’eau, mieux vaut prendre le temps de les imperméabiliser. Heureusement, ce n’est pas bien compliqué.
Tout d’abord, mettons-nous d’accord sur ce que nous entendons par « imperméable », qui ne veut pas dire « étanche ». Un objet imperméable ne sera pas affecté par l’eau, tandis qu’un objet étanche ne la laissera tout simplement pas passer. En pratique, si votre pièce imprimée doit être exposée à la pluie ou à un climat humide, il est préférable qu’elle soit imperméable. Qu’elle laisse passer l’eau ou non n’a que peu d’importance : elle n’a donc pas besoin d’être étanche.
Par exemple, si vous imprimez en 3D une pièce de voiture (disons pour un pare-chocs), il n’est pas nécessaire de la rendre étanche, mais elle doit être imperméable pour ne pas se dégrader sous l’effet de la pluie. Par contre, si vous imprimez une bouteille d’eau, celle-ci doit évidemment pouvoir retenir les liquides, et donc être étanche.
Dans cet article, nous allons nous concentrer sur l’imperméabilisation de vos pièces imprimées en 3D. Nous vous expliquerons différentes méthodes, à travers la sélection des matériaux, les paramètres du slicer, le post-traitement, et les tests. C’est parti !
Sélection des matériaux
Certains matériaux sont plus vulnérables que d’autres aux réactions chimiques et aux déformations, ce qui peut empêcher toute chance d’obtenir une pièce imperméable. Si vous optez pour un matériau réactif à l’eau, votre impression 3D risque très probablement de se déformer à son contact ou s’il est exposé à un environnement humide. Votre priorité est donc de choisir un matériau adapté, mais cela ne sera pas suffisant, il ne s’agit que de la première étape.
Bien que certains matériaux sont vendus comme étant imperméables, les pièces fabriquées à partir de ces matériaux peuvent ne pas l’être.
Matériaux
Si vous imprimez avec une imprimante FDM, vous avez principalement le choix entre trois matériaux : le PLA, l’ABS, et le PETG. Moins répandu, le polypropylène (ou « PP ») peut également convenir. Étudions-les de plus près.
- Le PLA n’est pas connu pour être le plus imperméable des matériaux, mais il peut faire l’affaire. Il devrait convenir tant qu’il est uniquement exposé à de l’eau froide, et pas à de l’eau chaude.
- L’ABS est un excellent choix pour l’impression imperméable. En cas d’exposition au froid, les pièces sont susceptibles de se fissurer et de se déformer. Par contre, les propriétés imperméables de l’ABS se maintiennent sur le long terme.
- Le PETG est une formule modifiée du PET utilisée pour la fabrication des bouteilles en plastique. C’est donc un excellent matériau pour les impressions imperméables. Le PETG est généralement considéré comme étant imperméable et possède également une excellente résistance thermique. Ce matériau est probablement votre meilleur allié pour imprimer des pièces imperméables, à condition d’utiliser en plus d’autres techniques d’imperméabilisation.
- Le polypropylène est l’une des meilleures options pour l’impression imperméable : hydrophobe par nature, il retient bien l’eau et présente une bonne résistance aux produits chimiques et aux chocs.
Autres considérations
À l’heure de choisir le matériau que vous allez utiliser, réfléchissez bien aux conditions auxquelles votre pièce sera exposée (et à quelle fréquence).
Sécurité alimentaire
Une autre considération importante : si votre pièce imprimée en 3D doit être en contact avec de la nourriture ou des boissons, vous devez choisir un matériau compatible avec une utilisation alimentaire, comme le PP ou le PETG. L’ABS ou l’ASA sont à proscrire. Avant d’imprimer, assurez-vous qu’il est bien indiqué par le fabricant qu’il s’agit d’un filament à usage alimentaire.
Résistance à la chaleur
La résistance à la chaleur n’a rien à voir avec l’imperméabilité d’une pièce, mais selon l’application prévue, il peut être judicieux de considérer la question. Par exemple, les pièces qui passent au lave-vaisselle sont soumises à des températures extrêmes et à beaucoup d’eau, le choix des matériaux est donc particulièrement important. En ce sens, choisissez un matériau qui soit résistant à la chaleur et imperméable, par exemple l’ABS ou le PETG.
Résistance aux UV
Les pièces exposées à la lumière du soleil pendant de longues périodes peuvent se ternir et devenir plus fragiles. L’exposition à l’humidité est susceptible d’accélérer ce phénomène : si vous souhaitez imprimer des objets pour votre jardin ou des accessoires pour votre vélo, par exemple, mieux vaut laisser de côté le PLA et privilégier un matériau plus résistant, comme l’ASA.
Paramètres du slicer
L’un des facteurs les plus importants pour une impression 3D réussie repose dans la découpe et les paramètres du slicer. Ces réglages déterminent, entre autres, à quel point une pièce imprimée en 3D est hermétique, complète et protégée, ce qui peut à son tour influencer son imperméabilité.
Mais n’oubliez pas que, bien que les paramètres du slicer jouent un rôle important dans l’imperméabilisation d’une impression 3D, certains modèles sont plus difficiles à imperméabiliser que d’autres. Les modèles complexes qui comportent beaucoup de détails, par exemple. Veillez donc à ce que votre modèle soit aussi simple que possible.
Commencez par ajuster votre modèle en conséquence, et vous pourrez dans un second temps jouer avec les paramètres d’impression. Voici ci-dessous quelques points à retenir.
Extrusion
Surextruder délibérément vos impressions peut vous permettre d’obtenir des pièces plus imperméables, car il y a alors moins de chances qu’elles aient des trous. Vous pouvez y parvenir en augmentant dans votre slicer le multiplicateur d’extrusion, parfois appelé « débit ».
Il faut aussi vous assurer que les couches de votre pièce adhèrent bien les unes aux autres : pour cela, augmentez la température d’impression. Ce réglage facilitera d’ailleurs aussi la surextrusion. D’une pierre, deux coups.
Parois et remplissage
Augmentez le nombre de parois (qu’on retrouve aussi sous le nom de « coques », ou « shells ») de votre impression : cela vous permettra de mieux entourer la partie remplie de la pièce. Pour commencer, trois parois sont souvent suffisantes, mais il en faudra parfois plus selon les conditions d’exposition de la pièce et le matériau utilisé.
Par exemple, si une quelconque fuite de la pièce risque d’endommager ce qui l’entoure, mieux vaut augmenter le nombre de parois. Si vous choisissez un matériau peu résistant comme le PLA, il faudra certainement miser sur un plus grand nombre de parois que pour un filament plus solide, comme le PP.
Vous pouvez aussi envisager d’augmenter le pourcentage de remplissage. Votre pièce sera alors plus « remplie », ce qui l’aidera à conserver sa forme et sa structure.
Diamètre de la buse
On sort un peu des paramètres de slicer à proprement parler, mais le choix de la buse peut aussi vous aider à obtenir des pièces plus imperméables. Un diamètre plus large permet d’extruder des couches plus épaisses, notamment pour les parois. Peu importe leur nombre, si les parois sont épaisses, il y a moins de risques pour qu’elles laissent apparaître des trous lors de l’impression. Bien sûr, avec ou sans buse plus large, plus il y a de parois, plus votre impression sera imperméable.
Hauteur de couche
Diminuer la hauteur des couches peut améliorer l’imperméabilité de l’impression, car cela crée des couches plus denses qui empêchent mieux l’eau de pénétrer dans l’objet. Des hauteurs de couche plus petites peuvent également favoriser une meilleure adhérence des couches. Certes, le temps d’impression sera plus long, mais vous obtiendrez un objet moins susceptible de se fissurer et de fuir.
Post-traitement
Le post-traitement est l’une des meilleures solutions pour imperméabiliser une pièce. Lisser les couches, en particulier, peut donner d’excellents résultats : les couches fusionnent mieux, il y a moins d’écarts entre les lignes de couches, et cela crée un joint plus hermétique autour de la pièce.
Il existe plusieurs manières de lisser les couches, mais la principale technique consiste à appliquer un solvant sur une impression soluble. Il faut donc choisir un matériau qui est soluble dans certains produits chimiques. L’ABS, par exemple, se dissout au contact de l’acétone.
- Acétone : c’est sans doute le solvant le plus utilisé pour le post-traitement. Le lissage des couches à l’acétone fonctionne avec les filaments d’ABS, d’ASA, de HIPS, de PMMA et de polycarbonate.
- Époxy : une autre méthode consiste à recouvrir une impression de résine époxy, qui permet de lisser rapidement les lignes de couches et de rendre les pièces 3D moins vulnérables à l’eau.
- Cire : bien que moins couramment utilisée, la cire permet aussi d’imperméabiliser les impressions. L’idée n’est pas de dissoudre les couches, comme le fait l’acétone, mais de remplir les espaces entre les couches.
Tests
Vous avez imprimé et imperméabilisé votre pièce ? Il faut maintenant la tester ! Les conseils ci-dessus ne sont pas infaillibles, alors mieux vaut prévenir que guérir.
Il n’est pas toujours évident de tester une pièce, d’autant plus si sa forme est un peu complexe. Si elle peut contenir l’équivalent d’un verre d’eau (que ce soit l’usage prévu ou non), essayez de la remplir tout en marquant l’endroit exact du niveau de l’eau. Veillez à placer la pièce dans un endroit au frais et à l’ombre. Au cours de la journée qui suit, gardez un œil dessus pour vérifier si le niveau de l’eau descend. Si c’est le cas, c’est qu’il y a une fuite.
Si votre pièce ne retient pas l’eau, placez-la sur une balance et notez son poids sec. Ensuite, laissez-la tremper dans l’eau pendant une journée. Après cela, séchez-la méticuleusement puis pesez-la à nouveau. Si votre pièce est beaucoup plus lourde après son séjour dans l’eau qu’elle ne l’était le jour précédent, il est probable que de l’eau s’y soit infiltrée.
Si votre imperméabilisation n’a pas réussi, nous vous conseillons de revoir les recommandations ci-dessus : ajustez les paramètres de votre slicer, appliquez un joint époxy uniforme ou une autre méthode de post-traitement, ou essayez d’imprimer avec un autre matériau.
Il est aussi possible que le problème vienne de l’imprimante, vérifiez que tout fonctionne correctement. Besoin de conseils ? Voici un guide qui peut vous aider à régler les principaux problèmes.
Licence : Le texte de l'article "Comment produire des impressions 3D imperméables" écrit par All3DP est publié sous la licence Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).