voxeljet High Speed Sintering : Impression polymère 3d pour les composants de chaussures personnalisés
Pendant longtemps, toutes les chaussures d'une série de modèles étaient les mêmes. Les seules exceptions étaient les modèles spéciaux coûteux et sur mesure pour les athlètes d'élite. Aujourd'hui, il existe un nouveau potentiel d'innovation pour les fabricants de chaussures : L'impression 3D de voxeljet permet de produire des chaussures sur mesure qui pourraient même offrir aux consommateurs des fonctions d'amélioration des performances et du confort. Les procédés de fabrication d'additifs, tels que le frittage à grande vitesse de voxeljet, ouvrent la voie à la production de chaussures additives de demain grâce à une production et un développement de matériaux personnalisés.
Le fait que ces chaussures sur mesure puissent tenir compte de la forme individuelle des pieds, du poids du corps et de la longueur des foulées offre également un avantage particulier aux clients finaux. Du point de vue du fabricant, cependant, ce ne sont pas seulement les avantages pour le client qui plaident en faveur du processus de frittage à grande vitesse (HSS). Avec le HSS, presque tous les paramètres de production peuvent être ajustés afin de permettre des processus de fabrication plus économiques, plus rapides et plus respectueux de l'environnement, tout en permettant l'adaptation du processus à différents matériaux.
Presque tous les chefs de produits de l'industrie manufacturière sont actuellement capables d'éviter le sujet à la mode des "structures en treillis". Il s'agit de conceptions abstraites de grilles générées par CAO qui prennent la nature comme modèle. Ces conceptions donnent aux produits une stabilité et une durabilité maximales et permettent de réaliser d'énormes économies de matériaux et de poids. Il n'est donc pas étonnant que même les principaux fabricants de chaussures de sport du marché s'intéressent aux procédés de fabrication additive. Grâce aux structures en treillis imprimées en 3D, les coûts de production peuvent être réduits et, grâce aux économies de matériaux, le processus de fabrication protège également l'environnement. Le plastique non fritté peut, selon le processus et le matériau, être recyclé et réintégré dans le processus de production.
L'avancée des technologies d'impression 3D dans l'industrie de la chaussure
Divers fabricants de chaussures travaillent déjà avec des techniques d'impression en 3D pour la production de semelles intermédiaires ou d'autres composants de chaussures tels que les semelles intérieures. Les technologies d'additif de traitement des résines liquides sont des méthodes courantes dans lesquelles les zones à fritter sont sélectivement exposées à la lumière et donc durcies. Bien que ces méthodes offrent la possibilité d'imprimer des composants de chaussures imperméables avec des détails fins et de bonnes propriétés de surface, les matériaux traités et donc les pièces imprimées elles-mêmes sont relativement lourdes.
Une autre technique de fabrication additive est la Fused Filament Fabrication (FFF). Dans cette méthode, une couche de filament en plastique fondu est appliquée sous forme de brin et collée. L'avantage du frittage à grande vitesse est la vitesse de production plus élevée, la diversité des matériaux, les temps de couche constants et donc une gestion thermique plus facile et une liberté géométrique. Contrairement au FFF, le HSS ne nécessite pas de structures de support pour stabiliser les composants imprimés. La poudre non imprimée soutient les composants dans la boîte de travail. Cela permet d'utiliser pleinement la boîte de travail du HSS.
La plupart des procédés additifs fonctionnent en fonction de la géométrie ; ils produisent des structures en nid d'abeille ou d'autres structures en treillis bioniques pour les différentes zones de contrainte dans la chaussure. Par conséquent, les épaisseurs de paroi des structures, par exemple, doivent devenir plus épaisses afin d'obtenir un plus grand degré de stabilité. Le procédé HSS, en revanche, fonctionne avec un apport d'encre variable, ce qui permet d'obtenir différentes propriétés matérielles telles que la résistance ou la rigidité au sein d'une structure en treillis mais aussi dans un matériau solide. Différentes quantités d'encre absorbant les infrarouges (IR) peuvent être imprimées sur les zones sollicitées de la semelle d'une chaussure. Le composant obtient une résistance plus élevée à ce stade du processus de frittage. Comme pour tous les procédés de fabrication d'additifs, il est également possible, avec le HSS, de travailler avec des structures en treillis pour obtenir différents degrés de résistance sur le dessus. Avec l'impression en niveaux de gris HSS de voxeljet, les fabricants de chaussures peuvent optimiser les différents secteurs du composant de la chaussure imprimé en 3D pour des charges spécifiques en termes de confort, de stabilité et d'élasticité.
Le procédé HSS et l'impression en niveaux de gris : comment ça marche
HSS grayscale from voxeljet est un procédé d'impression 3D pour la création de pièces tridimensionnelles avec des propriétés variables de la cible. Les propriétés des matériaux du corps produit peuvent être influencées individuellement dans les trois dimensions. Ces propriétés peuvent être la résistance mécanique ou l'élasticité et la densité du matériau et donc le poids et le centre de gravité de l'objet imprimé en 3D. Le grand avantage : ces propriétés matérielles variables ne sont pas visibles dans la dernière composante.
Dans le processus HSS, une fine couche de poudre de plastique, telle que TPU, EVA ou TPE, est appliquée sur une plate-forme de bâtiment chauffée. Ensuite, une tête d'impression à jet d'encre se déplace sur la plate-forme et applique de manière sélective une encre absorbant la lumière infrarouge sur des zones de la zone du bâtiment. Une fois terminé, une lumière infrarouge rayonne sur la plate-forme de construction. Les zones imprimées de la poudre de plastique absorbent la chaleur, ce qui les fait fritter avec les couches sous-jacentes. Une fois le processus de frittage terminé, la plate-forme de construction est abaissée d'une épaisseur de couche et la couche suivante de poudre de plastique est appliquée et imprimée. Ce processus est répété jusqu'à ce que la construction, par exemple, d'une semelle intermédiaire, soit terminée. Ensuite, tout l'espace de construction avec les parties frittées se refroidit à l'intérieur ou à l'extérieur du système d'impression.Enfin, la semelle de la chaussure peut être retirée de la poudre environnante et traitée ultérieurement. En raison de l'entrée sélective de la température, la poudre non imprimée reste lâche et peut être réutilisée pour d'autres processus d'impression, en fonction du matériau utilisé.
La valeur de gris, l'échelle de gris ou le niveau de gris indiquent la quantité d'encre imprimée dans la poudre. Selon le matériau utilisé, jusqu'à six niveaux de gris différents peuvent être imprimés dans le matériau en poudre. Les têtes d'impression à jet d'encre sont contrôlées via des bitmaps. Puisque la tête d'impression contrôle la quantité d'encre absorbant l'infrarouge dans le processus HSS, la taille de goutte de l'absorbeur et donc la valeur de gris par volume peuvent être modifiées.
Plus le ton gris est foncé, plus l'énergie thermique peut être absorbée par le matériau imprimé de la lampe infrarouge. Cela donne non seulement à la semelle sa forme tridimensionnelle, mais permet également d'ajouter et d'intégrer des propriétés mécaniques tridimensionnelles en même temps.
De plus, l'échelle de gris peut être combinée avec le tramage (simulation d'étapes intermédiaires réellement inexistantes via certains arrangements de pixels / rastérisations). Cela permet un réglage encore plus fin du coefficient d'absorption, de l'apport d'énergie et donc de la température effective du matériau en poudre, ce qui a une influence supplémentaire sur les propriétés du matériau.
Spécifications techniques de l'impression en niveaux de gris
Différents degrés de dureté imprimables via l'entrée d'encre
Jusqu'à 6 niveaux de gris possibles
Niveaux de gris variables concernant l'absorption d'énergie en fonction du matériau
Meilleure netteté des bords par rapport au tramage
Haut niveau de détail
Résistance de la pièce supérieure à celle de la semelle
Autres combinaisons possibles avec le tramage pour encore plus de variation
Surfaces plus lisses
L'open source permet une personnalisation gratuite aux exigences matérielles
Pour HSS, voxeljet s'appuie sur un logiciel open source ProPrint pour contrôler ses systèmes d'impression 3D. Le point fort de la solution open source: les clients peuvent personnaliser librement tous les paramètres d'impression pour leurs propres besoins en matière de matériaux. ProPrint et l'outil d'analyse de données voxeljet intégré Vamos, par exemple, permettent de contrôler librement l'entrée de température avec laquelle la poudre imprimée doit fondre. L'épaisseur de couche, le transfert d'encre et les séquences générales de processus sont également librement réglables.
La jeune technologie de l'expert en impression 3D voxeljet a un grand potentiel pour l'industrie de la chaussure pour réinventer la chaussure. La diversité des matériaux, la conservation des ressources, la construction légère, la personnalisation et l'amélioration des performances pour les clients finaux ne sont que quelques-uns des avantages potentiels.
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