Projets:Perso:2013:3dmetal

Imprimante 3d Métal

L'idée exprimée ici me semble tellement simple et évidente que je ne comprend pas qu'elle ne soit pas sortie plus tôt. D'ailleurs, elle est probablement sortie, et a même peut être été réfutée.

L'impression 3d, c'est bien joli, mais ça donne des pièces en plastic! fragiles, peu résistantes à l'usure, etc. Faire pareil en métal, c'est ça qui serait chouette!

Ça a d'ailleurs déjà été fait, indirectement: je fais ma pièce en pla, je fais un moule autour, je fais bruler le pla, et je coule du métal à la place.

Ce que je propose ici est plus direct.

Le procédé utilisé est l'électrolyse: déjà utilisé pour déposer une mince couche de métal, sur une pièce - moulée ou usinée - d'un autre métal. C'est le placage, de chrome sur nickel, ou d'argent sur les fourchette...

Rentrons dans les détails:

• L'objet à recouvrir est placé dans dans un bain d'électrolyte: un sel du métal à déposer.
• il est relié à un des pôles électriques, il forme une des électrodes
• l'autre électrode est constituée du métal à déposer.
• quand la ddp qui va bien est appliquée, les particules métalliques se détachent de l'électrode 2, deviennent ions, traversent le bain, et vont se déposer sur l'électrode 1, savoir l'objet à traiter.
• On fait ce qui faut pour que le dépôt soit uniforme: faire tourner l'objet à traiter, et/ou avoir un bain assez grand, et/ou avoir plusieurs électrodes.

Mais nous?

Nous, on ne veut pas d'un dépôt uniforme, au contraire! On veut donner une forme! Donc:

• L'électrode 1 sera une plaque de métal, de taille suffisante pour accueillir l'objet qui va croitre.
• L'électrode 2 sera une baguette metallique, entourée d'un isolant électrique, dont seule l'extrémité sera dénudée. La baguette glissera dans l'isolant, et avancera au fur et à mesure de son usure (poil au mur). L'électrode 2 se déplacera sur les 3 axes.

Repère:

Les axes x et y sont portés par la plaque métallique. L'axe z représente l'élévation relative à la plaque, il lui est perpendiculaire.

Mouvement:

L'électrode 2 se déplace sur les 3 axes. La position prise en compte est celle de la partie dénudée. Le reste de la tige est parallèle à l'axe z.

L'électrode se trouve, à un instant donné, dans une position donnée par rapport à la pièce en cours d'élaboration. Le courant issu de l'électrode se répartit dans le liquide, grosso modo en forme de cône. la résistivité du liquide fait s'écarter les filets de courant, pour minimiser la résistance globale. La résolution d'équation complexes, ou leur simulation, donnerait une image précise du champ de la densité de courant dans le liquide. Mais l'intuition physique mène à penser que la forme est bien celle d'un cône, et que la portion de l'objet "éclairée" par ce cône est celle qui va accueillir les ions métalliques, et donc croitre.

Un premier résultat intuitif est donc que la zone de croissance sera d'autant plus petite que l'électrode sera plus proche de l'objet. On peut imaginer de premières passes grossières, avec une grosse électrode, assez loin de l'objet. Puis des passes de plus en plus fines, avec des électrodes elles-mêmes de plus en plus fines, pour affiner les détails.

Les passes fines soulèvent des problèmes:

• il peut être nécessaire de monitorer la position de l'électrode, qui peut se déformer, vibrer, bouger...
• il peut être également nécessaire de monitorer la croissance du métal.
• il faudra peut être des passes moins rapides, avec moins de courant.

Stabilité:

Le principe même du dispositif présente un problème de stabilité.

Imaginons, pour simplifier le problème, que l'on commence à faire croitre un objet: la sonde est à quelques cm de la plaque, le dépot commence. Il n'est pas régulier, ne serait-ce qu'à cause des problèmes d'homogénéité du liquide. Sur la plaque, une aspérité se forme, causée par un courant plus important. Cette aspérité se retrouve plus proche de la sonde, le courant va avoir tendance à se concentrer sur cette aspérité, Et l'aspérité va donc avoir tendance à croitre... plus vite que le reste de l'objet.