FR2913909A1 - Methode d'impression 3d - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à l'utilisation d'un agent polymérisant sous rayonnement UV et/ou thermique permettant d'améliorer les caractéristiques mécaniques et visuelles d'un objet obtenu par impression 3D.

Description

La présente invention se rapporte au domaine du prototypage rapide en

trois dimensions (3D), par l'utilisation d'imprimantes adaptées. L'invention se rapporte à l'utilisation d'un agent polymérisant sous rayonnement UV et/ou thermique permettant d'améliorer les caractéristiques mécaniques et visuelles de l'objet réalisé. Il existe aujourd'hui un besoin industriel de produire rapidement et à coût bas des prototypes en 3 dimensions permettant de juger certaines de leurs propriétés avant de les produire en série. Ainsi, le prototypage le prototypage a pour but de prévoir physiquement les aspects visuels et fonctionnels des objets, et peut également être utilisée par les architectes afin de permettre une meilleure appréhension de l'impact de bâtiments à construire dans un environnement donné.

Fabrication de l'objet par impression 3D Les méthodes de prototypages en 3D sont maintenant bien complémentaires des méthodes de conception 3D existant sur ordinateur. Ainsi, on dessine l'objet via un logiciel approprié, et on extrait le fichier numérique représentant les coordonnées 3D de l'objet que l'on envoie à une imprimante adaptée. Cette méthode est bien connue de l'homme du métier et est décrite, par exemple dans US 5204055, et dans de nombreux autres documents de l'art antérieur. Cette imprimante contient deux bacs (un bac de réserve et un bac d'assemblage), et la construction s'effectue par une méthode répétitive de superposition de couches de poudre.

Ainsi, dans un mode de réalisation particulier, à chaque étape, des rouleaux apportent une couche de poudre du bac de réserve au bac d'assemblage. Dans un autre mode de réalisation, le bac de réserve est situé au dessus du bac d'assemblage et la couche de poudre est apportée par la chute de la poudre du bac de réserve sur la bac d'assemblage, le bac de réserve ayant également un déplacement en translation, ainsi que décrit dans US 6896839. Après le dépôt de cette couche de poudre, un agent liant (durcissant après séchage) est apporté sur cette couche de poudre sélectivement aux endroits correspondant aux coordonnées numériques de l'objet tridimensionnel pour ce niveau. Cet agent liant est souvent apporté via des têtes d'impression à jet d'encre. On peut également de colorer la poudre, notamment en présence de pigments / colorants dans l'agent de liaison. Les quantités apportées de liant sont faibles et on observe une évaporation rapide d'une partie du solvant de l'agent liant, permettant un maintien satisfaisant des couches les unes aux autres lors de l'assemblage. Le fait de recouvrir uniformément la surface du bac d'assemblage, tout en ne déposant de l'agent liant qu'à certains endroits, permet à la poudre non-liée de soutenir l'objet en cours de formation, réduisant ainsi les risques de casse lors de la fabrication. Utiliser la poudre non liée comme support pour la pièce en coure de fabrication à pour avantage de ne pas avoir un autre matériau comme support (le cas pour l'extrusion ABS), ou à avoir à faire des structures portantes (dans le cas de stéréo lithographie). On a ainsi un système recyclable.

Une fois que l'objet est complètement formé par cette méthode, on élimine la poudre non liée, et on peut ainsi récupérer l'objet désiré. Bien que l'on puisse théoriquement utiliser des poudres de natures très variées, telles qu'une poudre céramique, une poudre de métal, ou de plastique, l'utilisation d'un agent liant de faible force adhésive réduit en fait le choix des poudres de départ. On utilise ainsi souvent des poudres à base d'amidon ou de gypse, ou de silice.

Post-traitement sur l'objet Dans la majorité des cas, il convient de faire subir un traitement additionnel à cet objet, comprenant un séchage additionnel afin d'assurer la rigidification complète de l'agent liant, et l'imprégnation optionnelle avec un composé additionnel qui permet également d'augmenter la rigidité de l'objet. En effet, lorsque l'on utilise une tête d'encre pour projeter l'agent liant, seuls des liants de faible force adhésive peuvent être utilisés. Si l'on utilise des agents liants de force adhésive élevée, un risque existe qu'ils solidifient sur la tête d'imprimante et que celle-ci se bouche en cours de fabrication. La conséquence pourrait être d'une mauvaise application d'agent liant sur les couches supérieures de poudre, et des objets de forme non appropriée.

La conséquence d'utiliser un agent de faible force adhésive est ainsi que la résistance mécanique de l'objet obtenu à la sortie de l'imprimante est faible et qu'il convient donc de rajouter ce composé rigidifiant additionnel. Ainsi, la société Z Corporation (Burlington, MA, USA), qui produit des 5 imprimantes 3D, recommande d'utiliser de la paraffine ou du cyanoacrylate. Le cyanoacrylate a également un effet mouillant, qui permet de rehausser les couleurs, par rapport aux couleurs observées sur l'objet non traité. Les différents choix de traitement additionnel sont ainsi : la paraffine, demandant un séchage de 30-60 min, mais donnant une rigidité 10 faible à l'objet. Le cyanoacrylate, pour lequel le temps de séchage est de 1-2 heures, et donnant une bonne résistance mécanique. Toutefois, ce produit peut ne pas pénétrer complètement dans toute l'épaisseur de l'objet, qui reste alors sensible à l'humidité ambiante (avec des risques de fragilité ou de perte de 15 structure au fil du temps) Des mélanges de polyuréthène : on doit sécher l'objet pendant 24 heures, et la résistance mécanique est alors élevée. Toutefois ce produit donne de légères teintes jaunes aux parties blanches de l'objet - Des colles à base d'acétate de polyvinyl : on doit sécher l'objet pendant 24 20 heures, et la résistance mécanique est alors moyenne. En revanche, les couleurs sont bien préservées. Source : http://www.itg.uiuc.edu/vmil/equipment/Z406/index L'invention se base sur le fait que l'on peut résoudre un certain nombre de problèmes existant dans l'art antérieur en utilisant un liquide polymérisable sous 25 rayonnement thermique et/ou UV dans le procédé de fabrication de l'objet 3D. Cet agent polymérisable peut être utilisé durant le processus de fabrication (en tant qu'agent liant), ou en post-traitement, après séchage de l'objet obtenu. Si on utilise l'objet directement durant le processus de fabrication, on augmente la rapidité de fabrication, en supprimant le besoin de séchage. Une telle 30 méthode a été décrite dans le brevet US 6,896,839, qui ne décrit toutefois pas les produits à utiliser dans ce mode de réalisation.

Alternativement, lorsque l'on utilise l'agent polymérisable en post-traitement (après que la fabrication de l'objet a été complétée), et que l'objet a été récupéré et séché, cette méthode permet d'obtenir un objet qui possède à la fois une bonne résistance mécanique, une excellente résistance à l'humidité ambiante, ainsi que des caractéristiques de couleurs très élevées.

Caractéristiques de l'agent polymérisable Il est préférable que l'agent polymérisable utilisé dans le cadre de la présente invention remplisse plusieurs conditions : La rigidité de la pièce doit être augmentée par rapport à une pièce non imprégnée (cas de traitement post-opératoire) ou suffisante pour pouvoir manipuler l'objet sans souci lorsque l'on utilise l'agent pendant la fabrication de la pièce. Les liaisons induites lors de la polymérisation doivent ainsi permettre d'obtenir cet effet. Il est préférable que la polymérisation induite par le rayonnement UV et/ou thermique n'entraîne pas de retrait ni de ramollissement de la pièce traitée. Dans le cas contraire, il est possible que les pièces fines puissent se déformer. Ainsi que mentionné plus haut, lorsque l'on effectue une impression 3D en couleur, les couleurs apparaissant sur l'objet obtenu directement après impression sont rarement éclatantes. Il est donc avantageux que l'agent d'imprégnation rehausse ces couleurs (effet mouillant permanent), sans toutefois jaunir les pièces blanches. Cet imprégnant doit donc être relativement transparent. Pour simplifier l'utilisation de l'agent polymérisable, il est préférable qu'il ne polymérise effectivement que sous fort rayonnement, et qu'il ait donc un temps d'utilisation, avant polymérisation, suffisant pour permettre une diffusion dans la pièce quelle que soit son épaisseur. Par exemple, le cyanoacrylate est un adhésif puissant qui rigidifie l'objet en 3D en séchant. Toutefois, ceci interdit de pouvoir manipuler la pièce simplement pendant l'application du produit. Ainsi, il faut utiliser des précautions pour ne pas laisser de traces si on les manipule avant polymérisation. Ce souci est évité lorsque l'agent rigidifiant polymérise sous effet du rayonnement, car toutes les manipulations souhaitées sont possibles avant la polymérisation. Par ailleurs, l'effet de l'agent polymérisable sous UV est protecteur (effet coque ), et il n'y a pas de risque de détériorer la surface après polymérisation.

Enfin, les produits de l'art tels que la paraffine ou le cyanoacrylate ne permettent pas d'utiliser aisément d'autres produits de finition supplémentaires sur l'objet (vernis, vitrifiants, plastifiants, produits soft touch, produits hydrophiles, hydrophobes, métallisants, finis céramiques, etc...). L'utilisation d'un agent liquide polymérisable permet d'utiliser de nombreux produits de finition après polymérisation, y compris des produits aqueux (sous réserve d'un prétraitement de la surface). Enfin, il est connu que les cyanoacrylates sont des agents adhésifs très puissants capables de d'accidentellement coller la peau et les tissus humains en quelques secondes. Leur utilisation demande donc des précautions, ce qui est évité par l'utilisation de l'agent liquide polymérisable dans les procédés selon l'invention.

Dans un mode de réalisation préféré, l'agent polymérisable est de type 15 vernis UV (vernis polymérisable sous l'effet d'un rayonnement UV), tels qu'utilisés notamment en imprimerie offset. Comparé aux vernis dits thermiques, les vernis UV assurent en effet un gain de temps certain car une fois l'aspect recherché obtenu ce dernier est figé pratiquement instantanément comparé aux durées de l'ordre de 5 min à 10 min 20 nécessaires avec les vernis thermiques, durées pendant lesquelles l'atmosphère des installations doit rester très propre hors poussière . Les vernis UV utilisables dans le cadre de la présente invention sont des compositions classiques comprenant une résine acrylique ou un mélange de résines acryliques et éventuellement un ou plusieurs solvants. 25 Les résines acryliques peuvent comprendre un ou plusieurs des composés suivants : polymères ou copolymères d'esters de l'acide acrylique tels que des oligomères acrylate multifonctionnels, par exemple de type époxy acrylate, uréthanne acrylate aliphatique ou aromatique, polyester acrylate, acrylique 30 acrylate ; ces composés sont typiquement des liquides visqueux présentant à 25 C une viscosité d'environ plusieurs milliers à environ plus d'un million de centipoise (cP), présentent en général de 2 à 6 groupes acrylates par molécule et possèdent un poids moléculaire d'environ 500 à environ 20000, - monomères acrylates multifonctionnels possédant en général de 1 à 4 groupes acrylate par molécule et un poids moléculaire d'environ 150 à environ 500, leur viscosité à 25 C étant d'environ 5 à environ 200 cP, composants polymérisables sous l'effet UV, notamment l'hexanedioldiacrylate (HDDA), le tripropylèneglycoldiacrylate (TPGDA), le triéthylèneglycoldiacrylate (TEGDA) et le dipropylèneglycoldiacrylate (DPGDA) et/ou des monomères du type acide acrylique, un ou plusieurs photo-initiateurs du type arylcétones, par exemple la benzophénone, l'hydroxycyclohexylphénylcétone (HCPK), la 2,2- diméthoxy-1,2-diphénylméthan-1-one ; - éventuellement un ou plusieurs agents tensioactifs du type alkylpolysiloxane tel que le diméthylpolysiloxane ou encore le méthacrylatesiloxane, un polyethersiloxane ou polyestersiloxane. D'autres additifs peuvent être ajoutés aux composés précédents, comme par 15 exemple un ou plusieurs agents antimousse, promoteurs d'adhérence, agents thixotropes, stabilisants, colorants, etc. Lorsqu'ils sont présents dans la mise en oeuvre du procédé de l'invention, les solvants appropriés sont par exemple les solvants de type ester, tels que par exemple l'acétate d'éthyle, l'acétate de vinyle ou de butyle ou encore de type ester de glycol 20 tel le méthoxypropylèneacétate (MPA) ou, de type cétone, tels que par exemple la méthylisobutylcétone (MIBK) ou la méthyléthylcétone (MEK), la 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenone (BDK) ou encore de type alcool tels que l'alcool butylique ou encore de type aromatique tels que le toluène, xylènes par exemple. Dans ce mode de réalisation, le choix du vernis UV sera effectué 25 principalement en fonction de l'effet de retrait éventuellement induit lors de la polymérisation. Parmi les vernis UV utilisables dans le cadre de la présente invention, on peut citer le Wessco 3203 (Schmid Rhyner AG, Adliswil, Suisse), contenant entre 20 et 25 % en poids de TPGDA, moins de 1 % de BDK, et le reste de polymère 30 d'ester d'acide acrylique.

Dans un mode de réalisation préféré, l'agent polymérisable sous rayonnement UV et / ou thermique se présente sous la forme d'un composition (I) liquide contenant : (a) un oligomère uréthane û acrylate (b) un monomère acide polymérisable par radicaux libres (c) un oligomère acrylate û polyéther (d) un agent catalyseur initiateur de polymérisation à radicaux libres (e) un agent initiateur de polymérisation photoactivable Dans un mode de réalisation préféré, on choisit les monomères dans l'oligomère (a) de telle sorte qu'il ne présentent pas de retrait ou un retrait le plus faible possible au moment de la polymérisation, et que leur polymérisation soit homogène. Le retrait lors de la polymérisation peut en effet mener à des craquements sur la surface des pièces fabriquées. Différents oligomères (a) sont utilisables dans le cadre de la présente invention, et on peut notamment citer les oligomères uréthane aliphatique û acrylate, préférés dans le cadre de la présente invention, et aussi les oligomères uréthane aromatique û acrylate, ou uréthane û méthacrylate. Ces produits sont bien connus de l'homme du métier de même que leurs procédés de fabrication. On peut notamment citer le brevet US 6713525, qui décrit des méthodes pour fabriquer de tels oligomères. On peut notamment utiliser les Photomer 6008, 6019, 6891, 6892 ou 6893-20R de Cognis (Monheim, Allemagne). On peut aussi utiliser les composés suivants de la société Cray Valley (La Défense, France) : CN922 (uréthane modifié û triacrylate), CN9251 (uréthane aliphatique - triacrylate), CN9260D75 (uréthane aliphatique - triacrylate) ou CN 9276 (uréthane aliphatique -trétraacrylate). La composition contient de préférence entre 25 et 50 % en poids de ces oligomères.

Le monomère acide polymérisable par radicaux libres (b) est connu dans l'art, et est du type acide carboxylique unsaturé, acide maléique, acide crotonique, acide isophtalique, acide fumarique. On préfère l'acide méthacrylique ou l'acide acrylique. Ce monomère est présent dans la composition dans une quantité comprise entre 10 et 25 % en poids.

L'oligomère acrylate û polyéther (c) peut éventuellement être modifié par des amines. De préférence, il doit avoir une réactivité élevée, une résistance aux produits chimiques, et un effet mouillant. Les produits Photomer 5930 ou Photomer 5430 de Cognis, CN-501, CN-502 ou CN-551 de Sartomer (Exton, PA, Etats-Unis) sont des exemples de produits utilisables dans la composition selon l'invention. La quantité de ces produits est comprise entre 2,5 et 10 % en poids dans la composition.

Dans un mode de réalisation préféré, l'agent catalyseur initiateur de polymérisation à radicaux libres (d) est à base de peroxyde, et est bien connu dans l'art. On peut notamment choisir le peroxyde de benzoyle, le tertbutylperoxybenzoate, de préférence l'hydroperoxyde de cumène. On préfère lorsque l'agent catalyseur contient entre 5 et 40 % en poids de peroxyde, en particulier environ 20 % en poids de peroxyde. Cet agent (d) est présent dans une quantité allant de 2,5 à 10 % en poids dans la composition, de préférence entre 2,5 et 5 % en poids. En effet, il est inconvénient que l'agent (d) puisse faire débuter la polymérisation du monomère (b) sans induction. L'homme du métier sait ajuster les quantités relatives de monomère (b) et d'agent (d) afin que la polymérisation ne débute qu'après une induction thermique.

L'homme du métier connaît un grand nombre de composés pouvant être utilisés en tant que composé (e). On peut ainsi citer la 2-hydroxy-2-méthylpropriophénone, le bis[4-(2-hydroxy-isopropionyl)]éther (BHPE) (Ye et al, Polymer, 47 (13), 4603-4612, 2006), le sodium 4-[2-(4-morpholino)benzoyl-2-dimethylamino]butylbenzenesulfonate (MBS) (Kojima et al., Chem. Mater., 10 (11), 3429 -3433, 1998), les dérivés ammonium quaternaries de benzophénone ou de thioxanthone, tels le (4-benzoylbenzyl)trimethylammonium chloride, 2-hydroxy-3 -(4-benzo ylphenoxy)-N,N,N-trimethyl- 1 -propanaminium chloride monohydrate, le 2-hydroxy-3 -(3,4-dimethyl-9-oxo-9H-thioxanthen-2-yloxy)-N,N, N-trimethyl-1-propanaminium chloride et le (2-acryloyloxyethyl)(4-benzoylbenzyl) dimethylammonium bromide, ou l'initiateur de polymérisation décrit par Kminek et al (Polymer Bulletin, 29 (3-4), 277-82, 1992). Ce composé est présent dans une quantité n'excédant pas 1 % en poids de la composition.

Cette composition (I) est parfaitement adaptée à la mise en oeuvre de 5 procédés selon l'invention, car elle n'induit pratiquement aucun effet de retrait.

Utilisation post-traitement L'imprégnation peut être effectuée par trempage de l'objet dans l'agent liquide, spray de l'agent liquide sur l'objet, ou application directe de l'agent liquide 10 sur la surface de l'objet, par exemple manuellement en utilisant un pinceau ou un tissu imbibé, ou en passant l'objet sous un jet de liquide polymérisable. Lorsque l'on utilise la méthode d'immersion, on trempe l'objet dans un bac contenant l'agent de polymérisation pendant une durée allant de quelques minutes à plusieurs heures. La durée est adaptée en fonction de la diffusion que l'on souhaite. 15 En effet, les objets obtenus présentant une certaine porosité, l'agent peut pénétrer en profondeur s'il reste en contact suffisamment longtemps avec la pièce. Le spray ou l'application manuelle sur la surface de la pièce est préférée lorsque la pièce est fine, car cela réduit les manipulations avant qu'elle soit rigidifiée. 20 Dans un mode de réalisation particulier, on utilise la composition (I) pour imprégner l'objet après sa formation, on induit la polymérisation, puis on utilise un vernis UV tel que décrit précédemment (par exemple le Wessco 3203) pour donner à l'objet une finition appropriée (brillante). 25 Utilisation de l'agent pendant la phase de fabrication de la pièce Le principe consiste à remplacer les liants des machines de type imprimantes 3D, par des liants polymérisant au rayonnement lumineux ou rayonnement thermique. 30 Ceci peut être effectué par un mélange des agents liants utilisés traditionnellement avec un composé polymérisable sous rayonnement, ou par substitution du liant traditionnel par une composition liquide polymérisable. Il convient toutefois de s'assurer que la viscosité de la composition liante soit compatible avec les débits attendus des têtes d'impression. Dans un mode particulier du procédé de fabrication, la phase de dépôt du liant sera suivie d'une polymérisation in situ du liant. Cette polymérisation peut se faire soit avec une source locale d'UV (diode UV, diode laser, fibre optique...), soit par flash de la surface de construction après chaque passage de la tête de dépôt. Des méthodes et appareils utilisables dans le cadre de la présente invention ont été décrits dans US 6896839 ou US 2005061241. Dans un autre mode de réalisation, la phase de polymérisation est effectuée après obtention de l'objet fini. Dans un cas particulier, on isole la pièce créée et on la soumet au rayonnement UV et/ou thermique. Dans le cas particulier dans lequel le liant utilisé est polymérisable sous l'effet d'un rayonnement thermique, on peut également chauffer le bac d'assemblage pour induire la polymérisation avant de retirer la pièce ainsi solidifiée.

Le liant peut être obtenu par dilution de la composition décrite ci-dessus dans un solvant approprié, ou en utilisant des encres UV déjà existantes dans le commerce pour l'imprimerie offset. Les caractéristiques du liant UV selon l'invention doivent être une faible viscosité, une possibilité de coloration correspondante aux couleurs primaires, noire 20 et transparente inclus, et une absence de retrait à la polymérisation. Lorsque l'on utilise un liant basé sur la composition liquide décrite ci-dessus, on dissout cette composition dans un solvant présentant un point éclair et une température d'inflammation élevés (respectivement supérieurs à 60 C et 200 C). Ce solvant doit également être soluble dans les milieux aqueux. 25 On peut ainsi utiliser les solvants développés comme alternatives aux solvants chlorés pour le nettoyage industriel de polymères non réticulés. Les propriétés techniques auxquelles ces solvants répondent sont : non inflammables, haut pouvoir dissolvant, compatibles avec un grand nombre de matériaux, séchant rapidement et éminemment recyclables. Il s'agit généralement de solvants 30 azéotropes, à base terpénique ou oxygénée. On peut ainsi citer le Milasolv 210 de la société Jean BREL (Stains, France), l'HYSO 96/3 de la société Socomor (Vannes, France), le Viapred.sid nf de la Société Industrielle de Diffusion (Créteil, France) ou le Dexcel SL 80 de la société MMCC (Microchem, Saint-Rémy de Provence, France). La composition liquide contenant l'agent polymérisable est diluée dans ce solvant, de telle façon à ce que la viscosité obtenue soit de l'ordre de 1,5 cP.

L'invention se rapporte ainsi également à une composition liquide utilisable en tant que liant UV au cours de la construction d'un objet par impression 3D, contenant un oligomère uréthane û acrylate (a), un monomère acide polymérisable par radicaux libres (b), un oligomère acrylate û polyéther (c), un agent catalyseur initiateur de polymérisation à radicaux libres (d), et un agent initiateur de polymérisation photoactivable (e), ainsi qu'un solvant azéotrope.

Utiliser directement l'agent au moment de la formation de la pièce permet un gain en rigidité de la pièce en sortie de prototypage, car le liant UV est plus solide que les liants utilisés actuellement, du fait de la rigidité obtenue sous l'effet du rayonnement. On obtient également un gain de temps pour utiliser la pièce après fabrication, puisqu'il n'est plus besoin de la sécher. De plus, les liants actuels devant s'évaporer pour se rigidifier, il est important que le taux d'humidité ambiante ne soit pas trop important. L'utilisation d'un liant polymérisable aux UV permet de s'affranchir de cette contrainte, car la pièce fabriquée n'est alors plus sensible à l'humidité ambiante. L'utilisation de cette technologie permet également d'utiliser toute sorte de poudre de base, du fait que ce soit la polymérisation du liant UV qui rigidifie et lie les grains les uns aux autres. Au contraire, dans l'état actuel de la technique, le choix des poudres de départ est limité, car il convient qu'elles soient compatibles avec le liant utilisé. La liaison se fait ainsi par la nature cohésive de la poudre utilisée en présence du liant. On est donc généralement limité à des poudres à base d'amidon ou de gypse. Ainsi, on peut envisager la réalisation de pièces transparentes ou de couleur, ce qui est actuellement impossible avec les éléments existant dans la technique. On peut envisager d'utiliser du frittage de poudre métallique ou céramique. Enfin, indépendamment du fait que la pièce sortie de la chambre de fabrication soit plus solide que la pièce de l'état de la technique, on observe également un gain de temps, du fait que les couleurs soient déjà révélées avec l'imprégnant UV. On peut utiliser un vernis UV tel que décrit précédemment (notamment le Wessco 3203) pour donner à l'objet ainsi obtenu une finition appropriée. 5 Objet tridimensionnel L'invention porte également sur un objet tridimensionnel solide obtenu par un procédé selon l'invention. Cet objet comprend une poudre à base d'un composé choisi parmi le gypse, la silice et le plastique, du frittage de poudre métallique ou 10 céramique. On trouve également des traces de liant dans la structure de l'objet. Le liant est à base aqueuse et contient également des tensio-actifs, des produits tels que le glycérol, ainsi que des pigments dans certains cas. Enfin, ledit objet contient également un agent liquide polymérisant. 15 Exemples On utilise une composition selon l'invention contenant un oligomère uréthane modifié û triacrylate, l'acide méthacrylique, un oligomère acrylate û polyéther fonctionnalisé par des amines, l'hydroperoxyde de cumène, la 2-hydroxy- 20 2méthylpropriophénone (AX400).

On compare les résultats obtenus sur une pièce traitée par la composition selon l'invention après fabrication, ou traitée par de la paraffine ou du cyanoacrylate (Zbond 100). Ces deux composés sont disponibles auprès de Z-Corp. 25 a. Amélioration des caractéristiques mécaniques Test fait en flexion 3 point sur échantillon de section 5 x 10 mm Résultats : -Paraffine 30 Module de flexion : faible Effort maximum : faible -Cyanoacrylate (ZBond 100) Module de flexion : 3400 MPa Effort maximum : 13 MPa - Composition selon l'invention Module de flexion 5000 MPa Effort maximum 21 MPa L'utilisation d'une composition selon l'invention permet ainsi d'améliorer les caractéristiques mécaniques (solidité de l'objet après traitement).

b. Amélioration des déformations 10 La composition selon l'invention ne présente pas de retrait si l'insolation UV lors de la première phase de polymérisation est faite avec précaution et avec une intensité lumineuse graduelle. Elle ne présente aucune relaxation du matériau de base, ce qui permet d'appliquer ce procédé sur qu'elle forme.

15 c. Amélioration de la couleur et des contrastes Comparaison faite sur la base d'une mesure des couleurs à partir d'une photographie comprenant les trois échantillons (Brut, imprégné avec du ZBond 100, imprégné avec la composition selon l'invention) à partir du même logiciel. Les résultats obtenus montrent que l'utilisation de l'AX 400 permet de 20 renforcer la couleur noir par rapport à une pièce non traitée ou une pièce traitée avec le cyanoacrylate. Les résultats obtenus pour les autres couleurs (cyan, magenta, jaune et blanc) sont similaires. De plus, la teinte des couleurs persiste plus longtemps sur les objets traités 25 avec l'AX 400 que sur les objets traités avec le cyaonacrylate, probablement du fait de l'absorption de l'humidité ambiante lorsque le cyanoacryate est utilisé.

d. Amélioration du procédé d'imprégnation. Du fait de la polymérisation au rayonnement UV ou thermique, les pièces à 30 imprégner peuvent l'être en profondeur sans limitation de temps pour la pénétration de l'imprégnant. Test fait sur élément présentant différentes épaisseurs Cyanoacrylate ZBond 100 135 Profondeur de diffusion 1.5 mm maximum AX400 Profondeur de diffusion de plusieurs cm selon le temps de trempage, et plus si on effectue l'imprégnation sous vide. En fait il n'y a pas de limite réelle car il n'y a pas de limite de temps pour la polymérisation (elle ne commence que lorsqu'on l'induit).

En conclusion, ce nouveau procédé d'imprégnation permet de figerl'extérieur de la pièce quand on le désire et de pouvoir manipuler celle-ci très simplement pendant comme après polymérisation : comparativement aux autres imprégnants qui collent et donc laissent des traces si on les manipule avant polymérisation. Il n'y a plus de risque de détériorer la surface car l'effet coque de l'UV est protecteur. e. Vernissage On utilise le vernis polymérisable par UV Wessco 3203 (Schmid Rhyner AG). L'utilisation sur un objet traité par la paraffine est impossible (pas d'accrochement du vernis).

Ce vernis est utilisable sur un objet traité par le cyanoacrylate ZBond 100. Toutefois, l'aspect obtenu est moins intéressant que sur un objet non traité ou sur un objet traité par l'AX400. En effet, la surface de l'objet traité par le cyanoacrylate ZBond 100 est légèrement rugueuse, et l'utilisation du vernis ne donne pas l'aspect filmogène lisse obtenu pour un objet non traité ou traité par l'AX400.

Claims (14)

Revendications

1. Méthode de génération d'un objet en trois dimensions, comprenant une étape de fabrication dudit objet par impression 3D par dépôts successifs de couches de poudre et d'un agent liant, ledit objet étant soumis à une imprégnation avec un liquide polymérisable sous rayonnement thermique et/ou UV, suivie d'une mise en présence dudit rayonnement thermique et/ou UV afin de permettre la polymérisation, caractérisée en ce que ledit liquide polymérisable contient des polymères ou copolymères d'esters de l'acide acrylique, des monomères acrylates multifonctionnels, et un ou plusieurs photo-initiateurs.

2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite imprégnation avec ledit liquide polymérisable est effectuée lors du dépôt dudit agent liant, et que ledit rayonnement thermique et/ou UV est appliqué avant chaque dépôt d'une nouvelle couche de poudre.

3. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit rayonnement est appliqué in situ via une source locale d'UV derrière la tête de dépôt dudit agent liant.

4. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite imprégnation est effectuée après obtention dudit objet, et après une éventuelle étape de séchage dudit objet. 25

5. Méthode selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite imprégnation est effectuée par trempage dans ledit liquide, spray dudit liquide, ou application directe dudit liquide sur la surface de l'objet par exemple par un pinceau.

6. Méthode selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit 30 liquide polymérisable se présente sous la forme d'un composition liquide contenant un oligomère uréthane û acrylate (a), un monomère acide polymérisable par radicaux libres (b), un oligomère acrylate û polyéther (c), un20agent catalyseur initiateur de polymérisation à radicaux libres (d), un agent initiateur de polymérisation photoactivable (e).

7. Méthode selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit oligomère (a) est 5 choisi parmi les oligomères uréthane aliphatique û di-acrylate et uréthane aliphatique ûtri-acrylate.

8. Méthode selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que ledit oligomère (c) est modifié par des amines.

9. Méthode selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que ledit monomère (b) est l'acide méthacrylique.

10. Méthode selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que ledit agent 15 (d) est l'hydroperoxyde de cumène.

11. Méthode d'augmentation des caractéristiques mécaniques d'un objet obtenu par impression 3D par dépôts successifs de couches de poudre et d'un agent liant, caractérisé en ce que l'on imprègne ledit objet avec un liquide polymérisable 20 sous rayonnement thermique et/ou UV et que l'on soumet ledit objet imprégné audit rayonnement thermique et/ou UV afin de permettre la polymérisation, ledit objet ainsi obtenu présentant une résistance à l'effort supérieure à un objet n'ayant pas subi ladite imprégnation. 25

12. Méthode de révélation de couleurs sur un objet obtenu par impression 3D, caractérisée en ce qu'elle contient l'étape d'imprégner ledit objet avec un liquide polymérisable sous rayonnement thermique et/ou UV suivi d'une soumission audit rayonnement thermique et/ou UV afin de permettre la polymérisation. 30

13. Méthode de traitement d'un objet obtenu par impression 3D par dépôts successifs de couches de poudre et d'un agent liant, caractérisée en ce que l'on imprègne ledit objet avec un liquide polymérisable sous rayonnement 10 17 thermique et/ou UV et que l'on soumet ledit objet imprégné audit rayonnement thermique et/ou UV afin de permettre la polymérisation.

14. Méthode de traitement d'un objet obtenu par un procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que l'on applique un vernis UV sur ledit objet postérieurement à l'imprégnation / polymérisation avec ledit liquide polymérisable et que l'on soumet ledit objet à un rayonnement UV.