Réaliser des finitions en utilisant le thermoformage

Leader de la conception et de la fabrication de prototypes, l’’entreprise américaine Stratasys a mis au point le procédé de fabrication rapide de prototypes qui permet de créer, à partir de programmes de CAO 3D, des modèles fonctionnels et des petites séries, en thermoplastiques industriels hautes performances PPSU ou polyphenylsulfone.  « Parce que le PPSU est un plastique dur et résistant, l’étape de polissage et de finition est difficile si elle est effectuée traditionnellement » explique Jesse Hanssen, Ingénieur Application chez Stratasys. Une autre méthode traditionnelle de finition pour obtenir une surface lisse est le fraisage. « Néanmoins, ce procédé annihile un bon nombre d’avantages » poursuit Jesse Hanssen. « De plus, pour préparer l’usinage, nous avons besoin de temps pour la programmation et l’initialisation des machines. L’usinage nécessite aussi qu’un opérateur supervise le process ».

Pour simplifier ces opérations de finition longues et coûteuses, Stratasys a sélectionné le film APTIV fabriqué avec le polymère Peek Victrex de Victrex Polymer Solutions qui présente toutes les propriétés du polymère  mais dans un format flexible. Avec le nouveau procédé de finition par thermoformage de l’entreprise, une fine couche de film APTIV est appliquée sur la surface des pièces en PPSU. « Le film épouse parfaitement tous les contours de la pièce la dotant ainsi d’une surface totalement lisse » affirme Jesse Hanssen. « Nous avons choisi le film APTIV parce qu’il préserve les propriétés mécaniques, thermiques et chimiques du PPSU tout en apportant de la valeur à la pièce ».

De par sa nature thermoplastique, les films APTIV présentent un grand avantage par rapport aux films thermodurcissables. En effet, ils peuvent être transformés aisément pour obtenir des formes très variées et ce même en utilisant des procédés conventionnels de thermoformage. Aussi, lisser la surface d’une pièce par thermoformage de film APTIV est une opération simple qui ne requière que peu de modification par rapport à un procédé de thermoformage standard. « En effet, pour l’essentiel le film est thermoformé directement sur la pièce qui sert de moule » rajoute Jesse Hanssen qui complète: «Une fois que la pièce PPSU est fabriquée, elle est installée dans une machine de formage sous vide et recouverte d’un film APTIV enduit d’un adhésif silicone. Le film est chauffé à 140-160°C et plaqué sur la pièce PPSU dès qu’il a atteint son point de formage. Avec la chaleur, le film se détend et durcit. Dès lors, on procède rapidement à la mise sous vide jusqu’au refroidissement. Ainsi, le film va totalement adhérer à la pièce jusqu’à en épouser parfaitement toutes les formes la rendant totalement lisse. »

Parmi leurs principaux avantages des films APTIV, on notera qu’ils présentent des propriétés mécaniques très stables dans des environnements à hautes températures. Ils sont aussi très peu sensibles à l’humidité. Parmi les autres bénéfices, on constate leur résistance à la rupture, à la perforation,  à l’usure (autolubrifiant avec une surface particulièrement lisse et une faible émission de particules) et à la déchirure (le coefficient PV Limite est de 145Mpa m/mn sans utilisation de lubrifiants). Par ailleurs, ces films résistent à la plupart des solvants classiques, aux acides, aux agents lessiviels et oxydants, aux hydrocarbures, aux sels et à la vapeur d’eau. Ils conservent leurs propriétés même après 2 000 h d’exposition à la vapeur d’eau à 200°C. Une des propriétés les plus soulignées est leur rigidité et leur résistance à la fatigue.