Étanchéification de pièces issues de la fabrication additive

La problématique

Pour des raisons de facilité de fabrication et de légèreté, Innowtech développe des robots-capteurs dont les carters sont réalisés en fabrication additive en polymères. Certaines des applications nécessitent que le robot-capteur soit étanche à l’air ou à l’eau. Pour cela l’intérieur du robot-capteur est mis en légère surpression.

Les solutions possibles

Afin de réussir l’étanchéification d’une pièce issue de la fabrication additive, différents paramètres interviennent :

  • La géométrie : épaisseur de paroi, taux de remplissage, motif de remplissage
  • Les paramètres d’impression : sur-extrusion
  • La qualité et le matériau du filament
  • L’imprimante
  • Les logiciels de tranchages

Chez Innowtech, Jules ROBIN a réalisé un stage pendant lequel une de ses missions a été d’identifier les paramètres permettant d’obtenir des carters étanches.

Étanchéification à l’air

Banc de test

Les différents échantillons imprimés ont été connectés via un raccord pneumatique vissé et étanchéifiés avec de la résine époxy. Cet ensemble est relié à un circuit pneumatique conçu spécifiquement pour ces tests, équipé d’un manomètre et d’une valve.

Banc de test d’étanchéité à l’air

Résultats

Une continuité entre les parois interne et externe (pas de motif de remplissage), une certaine épaisseur de paroi, une sur-extrusion, un choix judicieux de colle époxy et un ajustement paramétrique dans le logiciel de tranchage pour choisir l’option de jointure permettent d’obtenir un échantillon étanche à l’air sur plusieurs jours. Sur une longue durée, on observe une légère diminution de la surpression mais sans perte de cette dernière. De plus sur quelques heures, on n’observe pas de variation de pression (durée d’une mission d’un robot). Les deux échantillons dont les résultats sont présentés ci-dessous ont été imprimés avec les mêmes paramètres.

Évolution de la surpression en fonction du temps

Étanchéification à l’eau

Expérimentation

Pour vérifier l’étanchéité d’un échantillon à l’eau, Jules a utilisé un capteur d’hygrométrie et un papier avec une écriture à l’encre. Afin de récupérer les données du capteur d’hygrométrie, il a fallu concevoir un bouchon spécifique étanche, laissant passer les câbles. Afin d’assurer l’étanchéité de l’ensemble, de la résine a été appliquée entre le corps et le couvercle et au niveau du passage des câbles. Les mêmes paramètres de fabrication que pour l’étanchéité à l’air ont été retenu pour cette pièce. Ces derniers peuvent être légèrement dégradés en termes d’épaisseurs de paroi et de sur-extrusion.

En plus de l’étanchéité du carter, il faut s’assurer de l’étanchéité de chaque ouverture du robot-capteur (tels que les sorties des axes moteurs, le bouton de mise en marche et d’arrêt, les capteurs spécifiques, etc). Pour chacune des ouvertures Jules a défini le joint adéquat (forme, matériau, etc).

Banc de test d’étanchéité à l’eau

Résultats

Après plus d’une trentaine d’heures en immersion la valeur d’hygrométrie n’a pas changé (écart inférieur à 0,5%), ce qui démontre l’étanchéité à l’eau du carter en fabrication additive polymère. L’augmentation de l’hygrométrie traduisant une perte d’étanchéité a été observée au bout de plusieurs jours, cela est dû est à une détérioration de la colle époxy dans l’eau.

Evolution de l’hygrométrie en fonction du temps

Conclusion

Avec ces résultats positifs d’étanchéité à l’air et à l’eau, un point important est levé concernant l’utilisation de robots en fabrication additive polymère dans les domaines du nucléaire et des réseaux d’eau.