Thermwood a récemment imprimé en 3D plusieurs sections d’un moule de coque de yacht de 51 pieds de long pour démontrer qu’un seul moule peut être nécessaire pour la fabrication de plus grands navires, comme les yachts.
Les sections imprimées de ce moule d’essai sont en ABS renforcé de fibres de carbone de Techmer PM. L’ABS a été choisi en raison de ses propriétés physiques et de son coût relativement faible par rapport à d’autres thermoplastiques renforcés.
Thermwood a déjà imprimé en 3D un modèle de bateau de plaisance grandeur nature qui a été utilisé pour produire plusieurs moules de coque de bateau en série. Si cela a démontré l’intérêt de la fabrication additive d’outillage pour petits bateaux, des bateaux beaucoup plus grands, des yachts par exemple, nécessitent une approche différente. Dans ces cas, puisqu’un seul moule est nécessaire, il est souhaitable d’imprimer le moule lui-même plutôt que d’imprimer un bouchon ou un modèle à partir duquel plusieurs moules de production peuvent être réalisés.
Le procédé de Thermwood
Pour démontrer à l’industrie comment cela pourrait fonctionner, Thermwood a imprimé une section de 10 pieds à partir d’un moule de 51 pieds de long pour la coque d’un yacht (une section de 304 cm provenant d’un moule de coque de yacht de 1554 cm de long). Cette conception de moule plutôt unique a été spécialement développée pour la fabrication additive. Il est imprimé en sections d’environ 1,5 m de haut chacune. Ces sections imprimées sont ensuite reliées chimiquement et mécaniquement à l’aide de câbles en polymère haute résistance pour former deux moitiés de moule. Les deux moitiés du moule sont ensuite boulonnées ensemble pour former un moule femelle complet pour la coque du yacht.
Cette conception présente plusieurs aspects intéressants. Tout d’abord, chaque section de moule comporte un basculeur moulé. Lorsque le moule est entièrement assemblé, il repose sur le sol sur ces bascules. À ce stade, le moule peut être retourné pour s’incliner d’environ 45 degrés de chaque côté, un peu comme un rocking chair géant. Cela permet un accès plus facile pendant le processus de mise en place. Un ensemble de cales moulées est fixé sur les bascules pour maintenir le moule dans la position souhaitée. Une fois que la coque a été mise en place et complètement durcie, le moule est roulé à niveau et les coins imprimés sont fixés des deux côtés, les maintenant ainsi à niveau. Ensuite, les deux côtés du moule peuvent être dévissés et glissés l’un sur l’autre pour libérer la coque du bateau fini.
Les échantillons d’essai imprimés par Thermwood montrent que cette approche fonctionnera en pratique. Les parties imprimées de ce moule d’essai sont en ABS de Techmer PM renforcé de fibres de carbone. L’ABS a été choisi en raison de ses propriétés physiques et de son coût relativement faible par rapport à d’autres thermoplastiques renforcés.
Certains thermodurcissables agiront directement sur la surface moulée de l’ABS en utilisant uniquement les pratiques traditionnelles de démoulage, mais d’autres matériaux thermodurcissables sont basés sur des solvants qui peuvent attaquer chimiquement le polymère ABS.
Pour éviter cela, Thermwood a expérimenté plusieurs revêtements de protection, y compris les gelcoats de moule traditionnels. Bien que pratiquement tous les revêtements testés aient fonctionné à température ambiante, les grands moules thermodurcissables subissent souvent une certaine chaleur en raison de la réaction exothermique qui se produit pendant le processus de durcissement du thermodurcissement. Thermwood a testé chacun des revêtements à 200°F (93°C) et a constaté que certains fonctionnaient à la fois à température ambiante et à température élevée, tandis que d’autres qui fonctionnaient à température ambiante ne fonctionnaient pas bien à température élevée.
Bien qu’il semble que cette approche fonctionne aujourd’hui pour certains thermodurcissables, l’idéal serait de développer un polymère à faible coût qui soit chimiquement résistant aux autres solvants thermodurcissables et d’éliminer la nécessité d’un revêtement protecteur.
Caractéristiques techniques
Ces pièces de démonstration ont été imprimées et découpées sur le LSAM MT de 10×10 pieds de Thermwood, le plus petit et le moins coûteux des systèmes de fabrication d’additifs actuellement disponibles chez Thermwood. La section entière du moule, composée de quatre pièces imprimées, pèse 4 012 livres et a nécessité 65,5 heures d’impression. L’idée initiale était de l’utiliser comme pièce maîtresse de la présentation de Thermwood sur les salons professionnels de fabrication additive, mais avec l’annulation des salons professionnels, elle est devenue une pièce maîtresse pour les visiteurs et les clients potentiels de Thermwood.
L’essentiel :
Cette démonstration montre que, si vous avez besoin d’une très grande pièce, vous n’avez pas nécessairement besoin d’une très grande machine. Avec un peu d’imagination et un peu d’ingénierie créative, il est possible de réaliser de très grandes structures, même sur des systèmes de fabrication additive plus petits et moins coûteux. Bien que la LSAM MT ne soit pas si petite que ça, elle répond aux besoins de nombreuses entreprises qui voudraient fabriquer des pièces plus grandes mais qui ne peuvent pas tout à fait utiliser les systèmes vraiment grands de Thermwood.
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