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Fabrication à base de cire avec 3DEXPERIENCE Make

3DEXPERIENCE Make est une plateforme de fabrication à la demande, qui met en relation des designers ou des ingénieurs avec des prestataires de services industriels. Nos fournisseurs de services sont principalement basés en Amérique du Nord (Etats-Unis et Canada) et en Europe (Royaume-Uni, France, Pays-Bas, Allemagne etc...). Nous proposons actuellement l'impression 3D cire.

Dans les processus de fabrication, les matériaux en cire sont souvent utilisés pour leurs propriétés faciles à enlever. La cire a la propriété de brûler avec très peu de résidus, ce qui la rend parfaite pour le moulage à la cire perdue, également appelé moulage à la cire perdue.

Notre réseau de prestataires de services en impression 3D cire est capable de gérer une grande polyvalence de projets dans le domaine de la santé, avec par exemple des moules dentaires et des bijoux imprimés en 3D.

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Qu'est-ce que la fabrication à base de cire ?

Les cires sont une classe diverse de composés organiques qui sont des solides hydrophobes et malléables à proximité de la température ambiante. Elles comprennent des alcanes supérieurs et des lipides, dont le point de fusion est généralement supérieur à 40°C et qui fondent pour donner des liquides de faible viscosité. Les cires sont insolubles dans l'eau mais solubles dans les solvants organiques non polaires. Différents types de cires naturelles sont produits par les plantes et les animaux et sont présents dans le pétrole.

Dans les processus de fabrication, les matériaux en cire sont souvent utilisés pour leurs propriétés faciles à enlever. La cire a la propriété de brûler avec très peu de résidus, ce qui la rend parfaite pour le moulage à la cire perdue, également appelé moulage à la cire perdue.

Les différents types de cire sont généralement divisés en trois groupes principaux :

Les cires minérales, ou cires d'origine fossile, constituent la majeure partie du marché mondial et proviennent de matières premières non renouvelables comme le charbon ou le pétrole brut.

La cire de paraffine, ou cire de pétrole, est l'un des types de cire les plus courants et est appréciée pour sa pureté et sa consistance. Cette cire molle et incolore est dérivée du pétrole, du charbon ou du schiste bitumineux et ses applications comprennent les bougies, les cosmétiques, le revêtement du papier, la peinture, la lubrification et l'isolation électrique.
La cire microcristalline est produite par déshuilage du pétrole dans le cadre du processus de raffinage et est généralement plus foncée, plus élastique et plus collante que la paraffine. Elle est utilisée pour les bougies, les adhésifs et les cosmétiques, ainsi que pour réduire la friction dans des sports tels que le hockey sur glace et le snowboard. Combinée à la paraffine, elle est aussi largement utilisée dans la fabrication du plastique, du caoutchouc et des pneus.
La cire de montan, ou cire de lignite, est une cire dure extraite du lignite (charbon brun) et de la tourbe. Comme la cire de carnauba et la cire d'abeille, elle contribue à la résistance aux éraflures, à la déperlance et à une finition brillante, mais la cire de montan est moins chère. Environ un tiers de la production totale de cire de montan est utilisée pour le polissage des voitures. Elle est également utilisée dans les cirages pour chaussures et instruments de musique, les peintures et comme lubrifiant pour le moulage du papier et des plastiques.
La cire de tourbe est une substance foncée extraite comme sous-produit de la production de goudron de tourbe. Elle a des propriétés et des utilisations très similaires à celles de la cire de montan.

Les cires synthétiques sont créées artificiellement à partir de matériaux tels que le gaz naturel et l'éthylène.

La cire Fischer-Tropsch est fabriquée à partir de gaz naturel en utilisant un certain nombre de réactions chimiques connues sous le nom de procédé Fischer-Tropsch. Elle a tendance à avoir une faible viscosité et est utilisée pour appliquer une surface mate et résistante aux rayures. Elle est souvent utilisée pour fabriquer des lubrifiants, des encres d'imprimerie et des vernis.
La cire de polyoléfine est une cire dure et peut inclure la cire de polyéthylène, la cire de polypropylène et la cire de polyamide. Elle est couramment utilisée comme additif pour modifier l'épaisseur et la viscosité des liquides, crèmes et autres cires.
La cire hydroxylée se dissout dans l'eau et est souvent utilisée pour construire des structures de support temporaires pour le modelage, le moulage ou l'impression 3D.
La cire durcissable aux UV est appliquée sous forme liquide et se solidifie par exposition à la lumière UV. Elle est utilisée dans certains revêtements antidérapants et a un certain nombre d'applications de modelage et d'impression 3D.
La cire de polyéthylène (PE) est thermiquement stable, chimiquement résistante et dense. La cire de PE est principalement utilisée comme colorant pour les plastiques. On la trouve également dans les crayons, les peintures, les encres et comme agent de démoulage.

Les cires naturelles, ou cires biosourcées, sont récoltées à partir de plantes et d'animaux. Elles représentent une part de marché réduite mais en croissance rapide, car les fabricants, les détaillants et les consommateurs optent de plus en plus pour des matériaux et des produits plus respectueux de l'environnement.

La cire d'abeille est produite dans les glandes des abeilles et est utilisée dans une vaste gamme d'applications, de la fabrication de bougies aux cosmétiques, en passant par les cirages et les additifs alimentaires.
La lanoline, ou cire de laine, est sécrétée par les glandes sébacées des animaux à laine, principalement les moutons. Elle a une texture semblable à celle de la graisse, est hydrofuge et possède des propriétés hydratantes lorsqu'elle est appliquée sur la peau. La lanoline est présente dans les cosmétiques et les soins de santé, ainsi que dans divers lubrifiants, revêtements antirouille et cirages.
La cire de soja provient de la transformation de l'huile de soja liquide en une graisse solide ou semi-solide (hydrogénation). Elle est principalement utilisée pour fabriquer des bougies en tant qu'alternative biodégradable à la paraffine. La cire de soja est plus douce et a un point de fusion plus bas que les cires traditionnelles, de sorte que les bougies qui en sont faites sont généralement placées dans un récipient.
La cire de candelilla est une cire dure et cassante extraite des feuilles de l'arbuste Candelilla que l'on trouve aux États-Unis et au Mexique. Elle est utilisée comme alternative à la cire de carnauba et à la cire d'abeille, et se retrouve dans certains vernis et cosmétiques tels que les baumes à lèvres et les lotions. Sa principale utilisation est celle de liant pour les chewing-gums.
La cire de carnauba, ou cire de palmier brésilien, est extraite des feuilles du palmier carnauba, originaire du Brésil. Cette cire est hypoallergénique, hydratante et crée une finition brillante, ce qui la rend idéale pour les cosmétiques et les vernis. Elle est également utilisée comme agent de démoulage pour la fabrication de plastiques renforcés de fibres et, associée à la cire d'abeille, comme revêtement imperméable pour les produits en cuir.

Les techniques utilisées pour produire une cire dépendent des matières premières et du volume à fabriquer. Les procédés utilisés pour la production de la cire d'abeille et de la paraffine sont les plus courants :

Cire d'abeille

La cire d'abeille est sécrétée par des glandes situées dans l'abdomen des abeilles domestiques.

Les abeilles mâchent la cire pour lui donner une texture plus ferme, puis l'utilisent comme matériau de construction pour former un rayon de miel.
L'apiculteur retire la cire de la ruche, généralement sous forme de bouchons (cappings) que les abeilles utilisent pour sceller chaque cellule du rayon de miel, ou d'un vieux rayon.
Cette matière est ensuite placée dans une centrifugeuse pour en retirer tout le miel restant.
De l'eau chaude est ajoutée pour séparer les grosses impuretés.
Les impuretés plus petites sont éliminées en faisant passer la cire à travers différents filtres sous pression.
Dans la plupart des cas, la cire est ensuite blanchie jusqu'à ce qu'elle soit complètement blanche. Cependant, certains fabricants préfèrent utiliser des solutions de nettoyage plus douces afin que la cire conserve sa couleur et son parfum de miel.
La cire est ensuite vendue sous forme liquide ou solide - généralement des pastilles, des barres ou des flocons.

Cire de paraffine

Les cires parafﬁnales sont raffinées à partir du pétrole brut, qui peut contenir de 2 à 30 % de cire solide selon sa qualité et son origine.

Le pétrole brut est un mélange contenant de nombreux hydrocarbures différents qui doivent être séparés. Cette séparation s'effectue par distillation fractionnée, un processus qui tire parti des différents points d'ébullition des composés.
La cire se trouve dans plusieurs des huiles produites par la distillation. Pour l'extraire, l'huile est mélangée à divers solvants.
Ce mélange est chauffé jusqu'à ce qu'il forme un liquide unique d'apparence uniforme.
Il est ensuite refroidi dans un refroidisseur conçu pour éliminer les solides à mesure qu'ils se forment. Le solvant et l'huile restent dans le refroidisseur et la cire est recueillie sous forme de cristaux.
Les cristaux de cire passent par un système de filtration sous vide et sont lavés avec du solvant pour éliminer toute trace d'huile.
La cire est ensuite vendue sous forme liquide ou solide, généralement sous forme de granulés ou de paillettes.
Après ces étapes, la cire subira probablement d'autres traitements en fonction de son application prévue. Il peut s'agir d'ajouter ou de retirer des couleurs et des parfums, ou de mélanger la cire avec d'autres cires et additifs pour modifier ses propriétés.

Les trois techniques de fabrication de cire les plus utilisées sont les suivantes :

Le moulage à la cire perdue, ou moulage de précision, est une technique très ancienne utilisée pour produire des formes métalliques complexes qui seraient difficiles, coûteuses ou impossibles à usiner d'une autre manière. L'objet est d'abord sculpté dans un matériau mou comme l'argile ou la cire. On fabrique un moule de cette sculpture contenant un moule intérieur mou qui est l'image négative exacte du modèle original et une coque extérieure dure. De la cire fondue est ensuite versée dans le moule, soit suffisamment pour le remplir entièrement, soit pour recouvrir les surfaces intérieures.

Une fois durcie, cette version en cire est retirée du moule et recouverte de plusieurs couches d'un matériau ignifuge, semblable à du stuc. Après séchage, elle est placée à l'envers dans un four où la cire fond et s'écoule pour laisser un vide de la forme et de la taille exactes de l'objet original. Le métal fondu est versé dans ce vide et, une fois refroidi, la coquille de stuc est sablée ou martelée pour révéler une ébauche qui peut ensuite être meulée, limée et polie.

Le moulage par injection suit en grande partie le même processus que celui utilisé pour de nombreux types de plastique. Le moulage par injection de cire est généralement utilisé pour fabriquer des modèles pour le moulage à la cire perdue, tandis que le moulage par injection de plastique est utilisé pour produire des produits finis. Les granulés de cire sont fondus et injectés hydrauliquement dans une cavité de moule à température contrôlée. Le moule est serré et refroidi pour que la cire prenne sa forme finale et puisse ensuite être retirée.
La nano-émulsification est une méthode qui permet de mélanger des cires non solubles dans l'eau avec des ingrédients à base d'eau. Elle est utilisée pour diverses applications des cires, notamment dans l'alimentation, les produits pharmaceutiques, les peintures, les vernis et les revêtements de protection. Elle est également utilisée pour ajouter des parfums et des couleurs à base d'eau à des produits en cire solide comme les bougies.

Une nano-émulsion de cire est obtenue en exposant la cire à des produits chimiques spécifiques ou à des ondes sonores ultrasoniques. La cire est alors brisée en particules microscopiques suffisamment petites pour se mélanger à l'eau et former des fluides ou des gels lisses et stables.