Impression de grands panneaux automobiles complexes pour Magna International
Magna International avait besoin de 10 grands conteneurs destinés à accueillir des composants électriques pour des véhicules d'essai. L'impression 3D était la seule option envisageable, mais l'impression SLA laser grand format s'avérait trop coûteuse, trop lente et les pièces n'auraient pas été fonctionnelles. Voici l'histoire de certaines des plus grandes pièces jamais imprimées par impression 3D, avec une précision sur l'axe Z de +/- 0,065 % en moyenne, imprimées sur Liquid Crystal .
Le processus de conception et d'impression
Étape 1 - Conception pour la fabrication additive
Bien que la conception fournie par Magna International ait tenu compte des directives relatives à la fabrication additive, une optimisation de la conception s'imposait néanmoins. La conception d'origine aurait présenté un gauchissement lors de la production, mais Photocentric bénéficié d'une liberté de conception sur les surfaces non visibles, à condition de respecter les dimensions extérieures et de rester dans les tolérances pour un total de 18 mesures critiques. Un remplissage gyroïdal a été ajouté avec une structure de 1,2 mm sur 12 mm. Une correction de conception tenant compte d'un retrait de 0,5 % en x:y et de 0,1 % en z a été appliquée pour respecter les tolérances.
Étape 2 - Aide au respect des tolérances des pièces
La pièce a été orientée selon un angle de 60 degrés afin d'éviter tout changement brusque de force pendant l'impression. Le réseau de supports a été généré à l'aide de la fonction de création automatique de supports du logiciel Voxel Dance pour Photocentric. La densité des supports a été réduite au strict minimum nécessaire afin de limiter la quantité de résine de support utilisée et de faciliter le ponçage des imperfections. La taille des pointes de support a été optimisée à 0,6 mm afin d'atteindre un juste équilibre entre le niveau minimal de maintien physique requis pour la pièce et la facilité de retrait des supports.
Les découpes se déformeront lorsque les forces changeront à l'approche du panneau ouvert. Pour garantir la précision dimensionnelle des découpes, vous pouvez insérer des renforts ou, plus simplement, insérer de fines plaques de renfort de 3 mm munies de quelques points de fixation.
Étape 3 - Impression
Les exigences relatives aux propriétés des matériaux pour l'enceinte ont été satisfaites par la résine BASF EPD2006.
Le fichier pris en charge a été chargé sur un Liquid Crystal .
Le fichier a été imprimé en couches de 100 µm, ce qui a pris 68 heures (7 223 couches). La pièce pesait 4 591 g, dont 2 062 g de supports.
Étape 4 - Processus de lavage
À la fin de l'impression, la plate-forme s'était débarrassée de l'excès de résine, qui était retourné dans le réservoir. La plate-forme a été transférée, via le Photocentric , vers l'unité Photocentric XL. La porte a été verrouillée, la pompe de lavage mise en marche et la plate-forme réglée sur rotation continue. L'opérateur a utilisé la lance de lavage pour pulvériser une solution en recirculation de Photocentric Cleaner 30 sur toutes les zones de la pièce. Le nettoyage complet a duré 15 minutes. À la fin du cycle de lavage, le réservoir de liquide de nettoyage a été vidangé vers le conteneur IBC de liquide de lavage et la pompe a été commutée en mode rinçage. La pièce a été rincée à l'eau pendant 5 minutes afin d'éliminer tout résidu de liquide de nettoyage. Comme l'eau résiduelle peut laisser des traces blanches sur les pièces, la lance à air a été utilisée pendant quelques minutes.
Étape 5 - Processus de durcissement
Le dispositif de transfert a ensuite été utilisé pour déplacer la plate-forme vers le Photocentric XL. La plate-forme a été soumise à une rotation continue afin d'assurer un durcissement homogène. Elle a ensuite fait l'objet d'un post-traitement complet combinant une lumière à haute intensité à double longueur d'onde (405 nm et 460 nm) et une chaleur à 60 °C pendant 5 heures au total.
Étape 6 - Retrait du support
Les fins supports Voxel Dance se sont facilement détachés de la pièce, laissant quelques légères irrégularités en relief qui ont ensuite été poncées. Le retrait total des supports a pris 15 minutes.
Étape 7 - Ajout d'inserts
Nous avons décidé de poncer davantage la pièce pendant environ 120 minutes à l'aide d'une ponceuse orbitale afin d'obtenir la meilleure finition possible. Les inserts nécessaires ont été enfoncés à coups de marteau dans les rainures. La pièce a ensuite été peinte au pistolet, avec une couche d'apprêt suivie d'une couche de peinture noire.
Étape 8 - Apprentissage itératif
Si vous avez déjà fabriqué une pièce similaire, vous savez à quel point elle est fidèle au modèle CAO. Si vous imprimez une nouvelle géométrie complexe, il peut y avoir des écarts par rapport aux tolérances ou des défauts ; ceux-ci sont mesurés, puis corrigés de manière itérative.
Le processus de conception et d'impression
Étape 1 - Conception pour la fabrication additive
Bien que la conception fournie par Magna International ait tenu compte des directives relatives à la fabrication additive, une optimisation de la conception s'imposait néanmoins. La conception d'origine aurait présenté un gauchissement lors de la production, mais Photocentric bénéficié d'une liberté de conception sur les surfaces non visibles, à condition de respecter les dimensions extérieures et de rester dans les tolérances pour un total de 18 mesures critiques. Un remplissage gyroïdal a été ajouté avec une structure de 1,2 mm sur 12 mm. Une correction de conception tenant compte d'un retrait de 0,5 % en x:y et de 0,1 % en z a été appliquée pour respecter les tolérances.
Étape 2 - Aide au respect des tolérances des pièces
La pièce a été orientée selon un angle de 60 degrés afin d'éviter tout changement brusque de force pendant l'impression. Le réseau de supports a été généré à l'aide de la fonction de création automatique de supports du logiciel Voxel Dance pour Photocentric. La densité des supports a été réduite au strict minimum nécessaire afin de limiter la quantité de résine de support utilisée et de faciliter le ponçage des imperfections. La taille des pointes de support a été optimisée à 0,6 mm afin d'atteindre un juste équilibre entre le niveau minimal de maintien physique requis pour la pièce et la facilité de retrait des supports.
Les découpes se déformeront lorsque les forces changeront à l'approche du panneau ouvert. Pour garantir la précision dimensionnelle des découpes, vous pouvez insérer des renforts ou, plus simplement, insérer de fines plaques de renfort de 3 mm munies de quelques points de fixation.
Étape 3 - Impression
Les exigences relatives aux propriétés des matériaux pour l'enceinte ont été satisfaites par la résine BASF EPD2006.
Le fichier pris en charge a été chargé sur un Liquid Crystal .
Le fichier a été imprimé en couches de 100 µm, ce qui a pris 68 heures (7 223 couches). La pièce pesait 4 591 g, dont 2 062 g de supports.
Étape 4 - Processus de lavage
À la fin de l'impression, la plate-forme s'était débarrassée de l'excès de résine, qui était retourné dans le réservoir. La plate-forme a été transférée, via le Photocentric , vers l'unité Photocentric XL. La porte a été verrouillée, la pompe de lavage mise en marche et la plate-forme réglée sur rotation continue. L'opérateur a utilisé la lance de lavage pour pulvériser une solution en recirculation de Photocentric Cleaner 30 sur toutes les zones de la pièce. Le nettoyage complet a duré 15 minutes. À la fin du cycle de lavage, le réservoir de liquide de nettoyage a été vidangé vers le conteneur IBC de liquide de lavage et la pompe a été commutée en mode rinçage. La pièce a été rincée à l'eau pendant 5 minutes afin d'éliminer tout résidu de liquide de nettoyage. Comme l'eau résiduelle peut laisser des traces blanches sur les pièces, la lance à air a été utilisée pendant quelques minutes.
Étape 5 - Processus de durcissement
Le dispositif de transfert a ensuite été utilisé pour déplacer la plate-forme vers le Photocentric XL. La plate-forme a été soumise à une rotation continue afin d'assurer un durcissement homogène. Elle a ensuite fait l'objet d'un post-traitement complet combinant une lumière à haute intensité à double longueur d'onde (405 nm et 460 nm) et une chaleur à 60 °C pendant 5 heures au total.
Étape 6 - Retrait du support
Les fins supports Voxel Dance se sont facilement détachés de la pièce, laissant quelques légères irrégularités en relief qui ont ensuite été poncées. Le retrait total des supports a pris 15 minutes.
Étape 7 - Ajout d'inserts
Nous avons décidé de poncer davantage la pièce pendant environ 120 minutes à l'aide d'une ponceuse orbitale afin d'obtenir la meilleure finition possible. Les inserts nécessaires ont été enfoncés à coups de marteau dans les rainures. La pièce a ensuite été peinte au pistolet, avec une couche d'apprêt suivie d'une couche de peinture noire.
Étape 8 - Apprentissage itératif
Si vous avez déjà fabriqué une pièce similaire, vous savez à quel point elle est fidèle au modèle CAO. Si vous imprimez une nouvelle géométrie complexe, il peut y avoir des écarts par rapport aux tolérances ou des défauts ; ceux-ci sont mesurés, puis corrigés de manière itérative.