Polissage de précision des métaux : solutions de pointe pour pièces imprimées en 3D

Quelques considérations pour le polissage métallique sur mesure

Bien avant l'arrivée de l'impression 3D, Metal Cutting Corporation s'était imposée comme experte dans la production de petites pièces métalliques, non seulement en fournissant la coupe de précision, le rectifage, le lappage et l'usinage dont les clients ont besoin, mais aussi en résolvant des problèmes très complexes de polissage mécanique des métaux.

Par exemple, nous avons trouvé le moyen de répondre au besoin d'un client pour polir de grands lots de composants de dispositifs médicaux à une finition de Ra 2 micro-pouces (0,05 µm) sur la longueur d'une longue goupille en métal très tendre, avec une tendance à se rayer facilement. Lorsqu'un client nous a approchés pour un polissage mécanique de bobine à bobine jusqu'à Ra 1 (0,025 µm), nous avons mis au point un système progressif qui véhiculait des tailles de poudre toujours plus fines via le média pour polir le fil. Le processus développé nous a permis de dévider d'une bobine, d'appliquer, polir et rincer le fil avant qu'il ne soit repris sur une bobine. Et quand un client avait besoin que nous coupions 40 millions de petites pièces à une tolérance de longueur de +/- 0,002" (0,0508 mm) puis les polissions à Ra 0,30 (0,0076 µm), nous avons trouvé une solution précise et rentable.

Croissance des pièces imprimées en 3D

Aujourd'hui, avec l'impression 3D qui gagne en popularité et est utilisée pour davantage d'applications de pièces, nous voyons de plus en plus de clients venir vers nous pour des services de polissage métallique sur mesure, avec des exigences posant des défis uniques. Par exemple, le polissage de pièces métalliques peut être réalisé relativement rapidement quand une certaine zone doit être polie mais qu'il est acceptable de polir la totalité de la pièce. Cependant, il est souvent le cas avec des pièces conçues et imprimées en 3D que seules certaines zones de chaque pièce doivent être polies — un objectif plus difficile à atteindre que le polissage de la pièce entière et qui implique des coûts supplémentaires, car la tâche nécessite de masquer les zones qui ne doivent absolument PAS être polies.

Le défi est donc de masquer facilement et rentablement certaines zones tout en laissant d'autres zones soumises au processus de polissage métallique — une tâche que nous avons réalisée parfaitement pour un projet impliquant une grande buse, dont nous avons masqué la moitié et poli l'autre moitié.

Temps × Média × Action

Le polissage métallique est une fonction du temps pendant lequel une pièce reste dans le processus, qu'il soit vibratoire ou centrifuge ; du type de média utilisé ; et du type d'action exercée sur la pièce pendant le processus. Ce que nous avons découvert, c'est que le polissage métallique relève beaucoup plus de l'art que de la science. Par exemple, même si les pièces ont généralement une densité égale, leur configuration imprimée modifie le « centre de gravité » et les fait se comporter de manière non aléatoire, de sorte que certaines zones deviennent moins ou plus polies que d'autres, du fait de la nature de l'action. Décider ce qu'il faut modifier pour obtenir les résultats souhaités par le client peut être délicat. C'est pourquoi nous proposons souvent de faire des pièces d'essai, pour tester jusqu'où nous pouvons pousser le processus de polissage et découvrir la meilleure façon d'atteindre les résultats désirés.

Défis courants du polissage 3D

Il y a des certitudes sur les défis du polissage métallique et des pièces imprimées en 3D :

• Plus une pièce est grande, plus elle est difficile à polir.
• Moins une pièce est uniforme, plus elle est difficile à polir.
• Plus le nombre de grandes pièces est petit, moins il y a de marge pour l'expérimentation.

Avec le projet où nous avons poli des millions de pièces (mentionné plus haut), nous travaillions avec de grandes quantités de pièces très petites et uniformes, ce qui nous a permis de nous appuyer sur des tailles d'échantillon très robustes pour savoir que nous avions obtenu la bonne « recette » de processus pour atteindre de manière fiable, avec un degré de confiance statistiquement très élevé, la finition élevée que le client exigeait. Mais quand un client est venu vers nous pour du polissage métallique sur mesure de grands condyles imprimés en 3D pour prothèses de genou, nous avons perfectionné le processus lot après lot, en changeant les médias, les machines et le temps de polissage pour l'ensemble de la pièce. La bonne nouvelle, c'est qu'au final nous avons obtenu une finition de surface si bonne qu'elle a surpris le client — ils ne pensaient pas que c'était possible !

Parfois, nous avons le défi inverse, où le client veut des pièces avec une finition mate — comme des pièces pour blocs opératoires, où la lumière réfléchie est un problème — plutôt que des pièces à surface hautement polie, que ce soit pour des raisons esthétiques ou pour réduire la friction. Dans ce cas, notre tâche est de « rugosifier » les pièces pour les rendre moins réfléchissantes et lisses.

Avant d'imprimer en 3D, considérez…

Les clients viennent généralement vers nous pour des services de polissage métallique après que leur pièce a déjà été fabriquée et qu'ils ont besoin de finition de masse supplémentaire pour compléter le projet. Mais si on nous demandait de faire des recommandations sur le choix entre impression 3D et autres méthodes, nous conseillerions aux ingénieurs et concepteurs de réfléchir aux exigences de finition de surface de leurs pièces avant de s'engager sur l'impression 3D comme méthode de fabrication. Si l'impression 3D peut bien fonctionner comme alternative à la fabrication d'un moule ou d'autres investissements, la difficulté de polir la pièce — et in fine, le coût ajouté — doit aussi être une considération.

Par exemple, si vous savez que vous avez besoin d'une finition très lisse et constante et voulez utiliser le polissage mécanique des métaux, vous pourriez essayer d'éviter de concevoir une pièce avec des entrelacs complexes ou des cavités profondes réalisables en impression 3D ; la surface de ces zones peut ne pas être constante en lissage avec les zones planes de la pièce, même avec des traitements de finition supplémentaires. Comme mentionné plus haut, considérez aussi si une zone de surface doit être rugueuse mais que d'autres zones doivent être polies. Ou, autre exemple, si vous avez besoin d'une finition de surface lisse mais avez aussi des angles vifs, gardez à l'esprit qu'une immersion prolongée dans le média vous donnera la finition lisse souhaitée — mais peut aussi arrondir les angles. Donc, si les angles sont critiques pour votre design, vous devrez peut-être compenser en ajoutant l'étape de masquage ou en assouplissant vos tolérances d'angle.

Quels que soient les défis de votre projet — que vous envisagiez l'impression 3D, ayez des pièces finies nécessitant un polissage métallique sur mesure, ou vouliez explorer toutes vos options avant de commencer la fabrication — vous pouvez venir chez Metal Cutting pour conseils, assistance et devis. C'est pour ça qu'on est là, après tout !

En attendant, pour des conseils sur la création des meilleures spécifications pour vos petites pièces métalliques, téléchargez notre guide gratuit, Comment affiner votre demande de devis à votre avantage maximal : Questions fréquentes dans l'approvisionnement de petites pièces.