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Le moulage par injection en 3D et l’anisotropie ciblés par Covestro

Après avoir acquis l’unité « Functional Materials » de Royal DSM, Covestro a développé de nouveaux matériaux d’impression 3D pour diverses applications. Cela va du TPU pour les semelles au polycarbonate recyclé provenant de bouteilles d’eau, en passant par le PET recyclé pour l’impression de granulés. Lors du salon RAPID + TCT 2021, la société a annoncé un autre nouveau matériau, destiné cette fois à l’industrie du moulage par injection, ainsi qu’un nouveau partenariat logiciel avec ParaMatters conçu pour surmonter l’anisotropie des objets imprimés.

Avec sa filiale Desktop Metal, EnvisionTEC, la société a annoncé qu’elle avait le moulage par injection en ligne de mire avec une solution matériau-imprimante capable d’imprimer en 3D des outils pour le moulage par injection. L’offre est une combinaison du matériau de traitement numérique de la lumière (DLP) e-PerFORM de Covestro, optimisé pour l’imprimante DLP Perfactory P4K series d’EnvisionTEC. Cette combinaison est censée offrir la stabilité dimensionnelle et le gauchissement minimal requis par l’industrie du moulage par injection.

La nouvelle résine Somos® PerForm HW de Covestro permet une production efficace en petits volumes par impression 3D DLP et LCD. Covestro

Les moules qui en résultent ont été testés avec « des instituts de moulage clés pour valider les performances du matériau ». Les essais de moules achevés suggèrent que l’e-PerFORM offre les caractéristiques de rigidité et de température nécessaires à l’application. Covestro suggère que le nouveau matériau est similaire à la résine de stéréolithographie Somos PerFORM pour l’outillage de moulage par injection.

La Fédération française des plastiques et composites, Polyvia, était l’un des partenaires des essais. Guy Chrétien, chef de projet Process chez Polyvia, a confirmé l’aptitude du matériau au moulage par injection : « Nous avons testé la nouvelle résine e-PerFORMTM imprimée sur l’imprimante EnvisionTEC P4K et démontré que nous pouvions obtenir de très bons résultats en termes de fidélité des pièces et de nombre de coups moulés, tant en polypropylène qu’en nylon renforcé de fibres de verre. Grâce à la rentabilité et à la vitesse d’impression de la plate-forme P4k et aux propriétés de la résine e-PerFORMTM, cela crée des opportunités supplémentaires pour l’outillage rapide.

Hugo da Silva, responsable de la fabrication additive chez Covestro, commente : « En travaillant en étroite collaboration avec notre partenaire EnvisionTEC, nous avons développé un matériau qui répond à des besoins critiques exprimés sur le marché : une meilleure stabilité dimensionnelle et un gauchissement minimal pour une fonctionnalité optimale. La validation et la solution éprouvée avec leurs imprimantes P4K contribueront à accélérer l’adoption de la fabrication additive de l’outillage de moulage par injection. »

Il s’agit d’une application cible de l’impression 3D depuis un certain temps, mais plutôt en termes d’hypothèses et de cas d’utilisation ponctuels. Toutefois, PROTIQ, filiale de Phoenix Contact, propose un service de conception et de production de moules imprimés en 3D. Fortify a fait de l’outillage imprimé l’un de ses principaux domaines d’intervention et ExOne, une autre filiale de Desktop Metal, a récemment annoncé une suite de solutions d’outillage imprimé, notamment pour le moulage par injection.

Bien que le rédacteur en chef de 3DPrint.com, Joris Peels, ait remis en question le fait que Fortify cible ce segment, je pense qu’il est prêt à être perturbé. Comme l’a démontré PROTIQ, les outils de moulage peuvent être optimisés de diverses manières pour accélérer le processus, en les faisant refroidir plus rapidement et en réduisant leur poids. Si PROTIQ a utilisé des moules en métal, il est également possible d’améliorer les moules en plastique.

Covestro s’est également associé à ParaMatters pour développer un logiciel pour les matériaux anisotropes, notamment pour l’extrusion de filaments avec des matériaux renforcés par des fibres. L’outil CogniCAD permet d’optimiser les modèles en fonction de la façon dont le matériau est déposé et les fibres de renforcement sont orientées afin de créer le meilleur parcours pour l’imprimante 3D. Cela inclut des facteurs tels que les matériaux, le poids et le coût, ainsi que la performance de la pièce. CogniCAD semble être destiné aux imprimantes utilisant des matériaux de renforcement en fibres coupées, qui sont fabriqués par de nombreux fabricants.

Le logiciel a été testé par de « grands » utilisateurs du secteur aérospatial, dont le Composite Technology Center / CTC GmbH , filiale d’Airbus, sur plusieurs imprimantes à extrusion de filaments. Jorne Driezen, chercheur scientifique au CTC, a déclaré : « Le comportement anisotrope des pièces imprimées en 3D avec renforcement par fibres nous permet de gagner des potentiels de poids par rapport aux approches conventionnelles. Avec nos méthodes de travail préexistantes, la conception et le dimensionnement des pièces imprimées en 3D nécessitent de multiples outils. Les capacités d’optimisation anisotrope de ParaMatters nous permettent de combiner plusieurs étapes en une seule, ce qui nous permet de réduire les temps de développement de plusieurs ordres de grandeur et de créer des composants plus solides et plus légers ».

La version bêta de l’outil est disponible dès maintenant. Les utilisateurs et les fournisseurs de produits d’extrusion à base de filaments peuvent adhérer au programme pour assurer la qualité et la certification de leurs systèmes.

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