Application de motifs au pochoir permanents et robustes de particules fines sur des surfaces élastomères

Summary

Nous présentons une méthode pour appliquer des marques et des motifs permanents sur des surfaces en silicone en faisant adhérer de fines particules à la surface. Les marquages peuvent être soit un design reconnaissable, soit un motif de chatoiement aléatoire tel que ceux utilisés dans la corrélation d’images numériques.

Abstract

Le développement de modèles non linéaires à grande déformation pour les composites élastomères est un défi permanent avec des applications dans la robotique douce, les prothèses et l’atténuation des chocs (comme les casques de sport et les rembourrages). Notre objectif de recherche est de développer des modèles qui prédisent le comportement des matériaux et produisent des simulations précises. Au fur et à mesure que nous avancions dans nos recherches, nous avons reconnu le besoin essentiel de capturer expérimentalement la déformation du champ de surface, ce qui nous permettrait de développer des relations constitutives robustes.

Les techniques de suivi optique courantes, telles que la corrélation d’images numériques (DIC) et le suivi de grille, nécessitent un motif à la surface de l’échantillon pour suivre et calculer le champ de déplacement de surface. Cependant, la faible énergie de surface inhérente à la plupart des matériaux élastomères, tels que les silicones durcis, inhibe le marquage permanent de la surface. En d’autres termes, il est presque impossible d’apposer des motifs de suivi de surface sur le matériau qui ne s’effaceront pas ou ne tacheront pas facilement lors de la manipulation de l’échantillon. De plus, des expériences de déformation importantes peuvent entraîner une déformation, une fissuration ou un écaillage du motif de surface d’origine.

Ici, nous présentons une nouvelle méthode de moulage par pulvérisation de motifs de marquages de poudre sur la surface intérieure des moules avant le moulage par injection réactive de nos pièces élastomères. Nous avons développé cette méthode simple, qui permet d’appliquer des motifs de surface permanents et haute fidélité sur les échantillons de silicone ou d’élastomère pendant le processus de fabrication. Les motifs de surface peuvent aller de motifs de chatoiement aléatoires utilisés dans DIC à des motifs multicolores détaillés. Ces nouveaux modèles robustes peuvent résister à des charges cycliques de déformation importantes sans décoloration ni fissuration et permettront un marquage facile des silicones en laboratoire et dans les environnements industriels.

Introduction

La caractérisation d’un matériau à grande déformation dans des scénarios de charge avancés a tendance à créer une déformation non homogène 1,2,3,4,5. Pour modéliser avec précision cette déformation non homogène, l’expérimentateur doit capturer la cinématique de surface ou de volume. Les techniques les plus couramment utilisées pour acquérir une cinématique de surface ou de volume sont appelées techniques de suivi optique. La corrélation d’images numériques (DIC) et le suivi de grille sont les deux techniques de suivi optique les plus courantes dans la littérature pour la cinématique de surface, et les deux nécessitent des motifs visibles à la surface de l’échantillon ^6,7.

Considérons un élastomère magnétorhéologique (MRE), qui est composé d’un silicone en vrac avec de fines particules de fer en suspension dans la matrice en vrac. L’éprouvette peut se déformer simultanément à la fois sous l’effet de charges mécaniques classiques aux limites et d’un champ magnétique appliqué classé comme une force sans contact. Dans ce scénario et dans d’autres scénarios de chargement analogues, il est impératif que l’expérimentateur capture la cinématique de surface, car l’hypothèse de déformation homogène dans les modes de chargement courants n’est plus valide. Il existe de multiples techniques pour marquer la surface d’échantillons caoutchouteux, comme la simple utilisation d’un marqueur à contraste élevé ou d’une peinture ^2,6. Les expérimentateurs ont également appliqué un fond de teint cosmétique sur des échantillons de tissus biologiques avant de marquer l’échantillon ^3,5. Dans les deux cas, l’objectif est d’avoir des marquages permanents et haute fidélité apposés sur l’échantillon. La permanence est nécessaire pour éviter que les marques ne s’estompent ou ne s’écaillent de la surface de l’échantillon lors de la manipulation et des essais mécaniques cycliques. Une résolution de ligne élevée ou « fidélité » est essentielle pour une analyse précise de l’image et le suivi de la déformation.

Ici, nous présentons une méthode pour appliquer des marquages permanents à haute résolution sur des échantillons de silicone en faisant adhérer de fines particules à la surface de l’échantillon pendant la fabrication plutôt qu’après la création de l’échantillon. Le motif souhaité, qu’il s’agisse d’un motif multicolore complexe ou d’un motif de chatoiement aléatoire utilisé en CID, est appliqué à l’intérieur de la cavité du moule avant le processus de moulage par injection (Figure 1). Les particules fines sont suspendues dans de l’alcool et ensuite appliquées à l’aide d’un aérographe ou d’un outil similaire. Le motif est appliqué sur le moule. Une fois l’alcool évaporé, le moule est fermé et le matériau élastomère thermodurcissable non durci est injecté dans le moule. Après le durcissement, l’éprouvette solide est retirée avec le motif incrusté de manière permanente dans la surface.

Figure 1 : Protocole d’organigramme pour l’adhérence de motifs haute fidélité sur des surfaces en silicone. L’organigramme ou l’arbre de décision de notre processus. Cette numérotation et cet étiquetage de chaque étape de l’organigramme correspondent à la description du protocole. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Protocol

ATTENTION : L’équipement de protection individuelle (EPI) approprié comprend des lunettes, une blouse de laboratoire, un masque N95, une protection auditive et des gants sans latex. Des gants sans latex (c’est-à-dire en nitrile) sont nécessaires car les gants en latex inhibent le processus de durcissement des échantillons de silicone platine.

1. Préparation initiale

1. Préparation initiale des moules
   1. Nettoyez les moules à l’eau et au savon et laissez les moules sécher. Essuyez les moules avec de l’alcool isopropylique et laissez les moules sécher à l’air.
2. Préparation initiale des pochoirs
   1. Nettoyez les pochoirs avec de l’eau et du savon et laissez-les sécher. Essuyez les pochoirs avec de l’alcool isopropylique et laissez les pochoirs sécher à l’air.
3. Préparation initiale de l’aérographe
   REMARQUE : Une protection auditive peut être nécessaire en fonction du type de compresseur d’air utilisé. Une hotte est nécessaire lors de l’utilisation de l’aérographe.
   1. Fixez le compresseur d’air à l’aérographe, branchez le compresseur d’air dans une prise électrique appropriée et allumez le compresseur d’air. À l’intérieur d’une hotte avec l’EPI approprié, remplissez l’aérographe d’alcool isopropylique et nettoyez l’aérographe en y faisant passer de l’alcool isopropylique plusieurs fois.
      REMARQUE : L’aérographe doit être nettoyé après chaque utilisation. Si vous utilisez un pochoir, passez à la section 2. Si vous n’utilisez pas de pochoir (comme pour l’application d’un motif de chatoiement DIC), passez à la section 3.

2. Préparation du moule au pochoir

ATTENTION : Une hotte est nécessaire lors de la manipulation de l’adhésif en spray ou du démoulage du moule.

1. Appliquez l’adhésif en aérosol sur le pochoir.
   1. À l’intérieur d’une hotte avec l’EPI approprié, placez le pochoir sur une serviette en papier et appliquez une couche de colle en aérosol sur le pochoir. Lorsque vous vaporisez la colle sur le pochoir, gardez la buse de pulvérisation à environ 30 cm du pochoir et vaporisez en un mouvement continu et fluide. Attendez 30 à 60 s jusqu’à ce que le pochoir soit collant mais qu’il ne soit plus mouillé avant de passer à l’étape 2.2.
      REMARQUE : Un seul passage est nécessaire ; Trop d’adhésif compliquera le retrait ultérieur du pochoir du moule.
2. Collez le pochoir sur le moule.
   1. À l’intérieur d’une hotte avec l’EPI approprié, placez le moule sur une serviette en papier. Prenez soigneusement le pochoir avec des gants propres et sans latex, en veillant à ne pas déranger l’adhésif, et placez le pochoir sur le moule avec le côté adhésif du pochoir en contact avec le moule. Aplatissez le pochoir en passant fermement un doigt sur le pochoir pour assurer un contact uniforme avec le moule.
      REMARQUE : Un contact uniforme avec le moule est nécessaire pour éviter les bords de motif diffus et maintenir des caractéristiques tranchantes.
3. Placez le ruban adhésif sur le moule.
   1. À l’aide de ruban adhésif de peintre, collez les bords du pochoir sur le moule. Passez à l’étape 4.
      REMARQUE : Cette étape garantit que le pochoir est fixé au moule pour éviter la séparation des bords du pochoir du moule.

3. Préparation du moule à moucheture DIC

1. Appliquez le démoulage sur le moule pour DIC Speckle.
   1. À l’intérieur d’une hotte avec l’EPI approprié, placez le moule sur une serviette en papier avec la surface de la cavité du moule vers le haut. Appliquez le démoulage sur le moule en pulvérisant le moule avec une couche de démoulage du moule. Lorsque vous pulvérisez le démoulage sur le moule, gardez la buse de pulvérisation à environ 12 pouces du moule et pulvérisez dans un mouvement continu et fluide.
      REMARQUE : Un seul passage est nécessaire ; Cependant, trop de démoulage n’est pas problématique.

4. Préparation à l’aérographe

REMARQUE : Une hotte et un masque N95 sont nécessaires pour manipuler de la poudre fine.

1. Première préparation de la suspension de poudre fine
   1. À l’intérieur d’une hotte avec l’EPI approprié, préparez une suspension de 45 mL d’alcool isopropylique et de poudre fine (graphite ou pigment coloré) (figure 2). Pour ce faire, à l’aide d’un entonnoir ou d’une petite cuillère, comme illustré à la figure 2A, placez environ 10 ml de poudre fine dans un tube à essai et ajoutez de l’alcool isopropylique pour remplir le volume restant du tube à essai jusqu’à 45 ml de volume total. Fermez le tube à essai et agitez-le vigoureusement (voir la figure 2C pour un exemple de la suspension résultante).
      REMARQUE : Ne remplissez pas l’aérographe à ce moment-là pour éviter d’obstruer la buse de l’aérographe.
2. Remplissage de l’aérographe avant la pulvérisation (Figure 2D).
   REMARQUE : Cette étape doit être effectuée immédiatement avant d’utiliser l’aérographe. L’aérographe ne doit pas rester inactif avec la suspension de poudre dans le récipient de l’aérographe, car l’aérographe se bouchera.
   1. Secouez à nouveau la suspension prémélangée de l’étape 4.1. Versez la suspension dans le récipient de l’aérographe jusqu’à ce que 75 % du volume de l’aérographe soit rempli.
      REMARQUE : Ne remplissez pas complètement le récipient de l’aérographe car l’angle de l’aérographe entraînerait des déversements. Si vous utilisez un pochoir, passez à la section 5. Si vous n’utilisez pas de pochoir, passez à la section 6.

Figure 2 : Préparation de l’aérographe avec une solution de graphite. (A) Placement de la poudre de graphite dans un tube à essai ; (B) 10 mL de poudre de graphite ; (C) solution d’alcool isopropylique et de poudre de graphite. (D) Remplissez l’aérographe immédiatement avant l’utilisation. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

5. Vaporisez le moule avec le pochoir (Figure 3)

1. Pulvérisation de la suspension de particules fines
   1. Allumez le compresseur d’air. Assurez-vous que la pression d’air du compresseur est de 1,38 à 1,72 bar (20-25 psi).
   2. Dans la hotte, orientez le moule avec le pochoir collé à un angle légèrement décalé de la verticale afin que le spray soit appliqué à un angle de 90°. Dirigez l’aérographe légèrement vers l’extérieur du moule pour vous assurer que la pulvérisation commencera avant ou devant le moule.
   3. Tirez doucement sur la gâchette de l’aérographe. Une fois que l’aérographe commence à pulvériser, appliquez en douceur la première couche de la suspension. Lorsque vous pulvérisez la suspension sur le pochoir et le moule, maintenez la buse de pulvérisation à environ 30 cm de la surface et pulvérisez dans un mouvement continu et fluide, comme illustré à la figure 3C.
   4. Relâchez la gâchette de l’aérographe et observez si la suspension de particules fines est appliquée uniformément sur la surface. Si nécessaire, appliquez des couches supplémentaires de suspension sur la surface du pochoir et du moule.
2. Retrait du pochoir du moule (Figure 4)
   1. Attendez que les particules fines soient visiblement sèches avant de retirer le pochoir (au moins 180 à 300 s) ou la suspension risque de s’étaler. L’espace négatif du pochoir semblera être rempli de poudre de particules fines lorsque l’alcool isopropylique s’est évaporé.
   2. Retirez le ruban de peintre du haut (extrémité la plus courte) du moule et tirez le ruban de peintre vers le haut lentement et en douceur. Le pochoir se détachera en même temps que le ruban adhésif du peintre, comme le montre la figure 4A.

Figure 3 : Application à l’aérographe d’une solution de graphite. (A) Moules préparés à partir de la section 2 du protocole. (B) Pochoir avec un réseau carré de trous circulaires avant la pulvérisation. (C) Pulvérisation du moule préparé avec une solution. (D) Pochoir de grille après pulvérisation. Barres d’échelle = 2 mm (B,D). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Retrait du pochoir et inspection de la surface du moule à motifs. (A) Retrait du pochoir du moule. (B) Exemples de moisissures après avoir laissé l’alcool s’évaporer. (C) Vue agrandie de la grille sur le moule avant le moulage par injection. Barre d’échelle = 1 mm (C). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

6. Vaporisez le moule sans pochoir

1. Pulvérisation d’un motif de moucheture DIC sur le moule (Figure 5)
   1. Allumez le compresseur d’air. Assurez-vous que la pression d’air du compresseur est de 0,34 à 0,69 bar (5-10 psi).
   2. Dans la hotte, orientez le moule sans pochoir à un angle légèrement décalé de la verticale afin que le spray soit appliqué à un angle de 90°.
   3. Testez l’aérographe en comprimant brièvement la gâchette tout en visant une feuille de papier de rechange pour vous assurer que le motif de chatoiement est approprié (distribution spatiale aléatoire, distribution correcte de la taille des taches pour l’agrandissement du dispositif d’imagerie expérimentale).
   4. Actionnez la gâchette sur le moule pour créer le motif de chatoiement sur le moule, comme illustré à la figure 5C. Attendez que les particules fines soient visiblement sèches (au moins 180 à 300 s) ou que la suspension puisse s’étaler.
      REMARQUE : La taille du chatoiement peut être ajustée en modifiant la pression de l’air.

Figure 5 : Pulvérisation d’un motif aléatoire sur du moule. (A) Actionnement de la gâchette de l’aérographe pour créer un motif de chatoiement. (B) Motif moucheté sur le moule. (C) Motif moucheté sur le moule. (D) Motif moucheté agrandi. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

7. Assemblez le moule (Figure 6)

1. Assemblez le moule.
   1. Assemblez délicatement le(s) moule(s) pour vous préparer au processus de moulage par injection.
      REMARQUE : L’expérimentateur peut faire une pause d’au moins plusieurs jours avant d’effectuer son processus de moulage par injection. Le taux de moulage par injection doit être réduit pour éviter l’étalement des particules fines.

Figure 6 : Assemblage des moules. (A) Moules à plaques et à disques entièrement assemblés, (B) Assemblage du moule à disque, (C) Assemblage du moule à plaques. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Results

Pour l’expérimentateur qui poursuit un modèle représentant les propriétés mécaniques d’un matériau spécifique, il est nécessaire d’effectuer plusieurs expériences différentes avec un ensemble d’échantillons ayant une variété de géométries. Des exemples de spécimens créés à l’aide de cette technique sont présentés à la figure 7. La figure 7A illustre une plaque de silicone Ecoflex avec une grille noire sur une éprouvette blanche. Le côté illustré a une grille noire et le verso a une tache DIC noire. La figure 7B montre une plaque de silicone Ecoflex avec une grille blanche sur une éprouvette noire. Tout comme l’échantillon illustré à la figure 7A, l’échantillon de la figure 7B a le motif de chatoiement DIC au verso, moulé à partir du moule préparé illustré à la figure 6A. Ce modèle de création d’un motif noir sur blanc et d’un motif blanc sur noir avec une grille et un motif de chatoiement DIC est également illustré sur le cylindre et les échantillons cubiques illustrés dans les panneaux C, D, F et G de la figure 7. La figure 7E donne l’exemple d’une plaque avec une grille bleue sur fond blanc.

La figure 8 représente un échantillon mal structuré en raison du débit de moulage par injection trop élevé. Le motif de chatoiement DIC a été étalé de sorte que les particules sont étalées en stries. Ce spécimen a été fabriqué à dessein avec un motif de moucheture DIC clairsemé pour illustrer clairement le maculage. Cette méthode permet à l’expérimentateur de placer un motif de chatoiement plus dense si nécessaire pour de meilleurs résultats de CID ^7,8,9, en particulier pour les expériences de déformation réduite. Des motifs de chatoiement de densité variable sont illustrés aux figures 9B et C. La figure 10 montre des images de plaques de silicone fabriquées à l’aide de cette méthode avec une superposition de carte de couleur de champ de déformation DIC pour illustrer le suivi optique réussi.

Figure 7 : Exemples d’éprouvettes utilisées dans des expériences. (A) Plaque blanche avec des points de grille noirs en tension uniaxiale. (B) Plaque noire avec des points de grille blancs (motif au pochoir) en tension uniaxiale. (C) Cylindre noir avec points de grille blancs. (D) Cylindre noir avec motif de moucheture DIC. (E) Points de grille bleus (F) Cube blanc avec points de grille blancs et motif de moucheture DIC. (G) Cube noir avec des points de grille blancs. Barres d’échelle = 1 mm (E), 1 cm (A-D, F, G). Abréviation : DIC = corrélation d’images numériques. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 8 : Exemples d’échantillons où le taux de moulage par injection était trop rapide et où le motif moucheté est taché.Le sens d’écoulement du moulage par injection est indiqué par une flèche horizontale en bas de l’image. Les flèches obliques indiquent l’emplacement de plusieurs des stries du motif étalé. Barre d’échelle = 2 mm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 9 : Exemples de conceptions d’images utilisées dans le suivi optique. (A) Un exemple de motif de grille pour le suivi optique, (B) Un exemple de motif de chatoiement DIC clairsemé pour le suivi optique, (C) Un exemple de motif de chatoiement DIC dense pour le suivi optique. Barres d’échelle = 1 cm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 10 : Exemple de champ de déformation de corrélation d’images numériques superposé à des images expérimentales de tension uniaxiale. La déformation est appliquée dans la direction y et la déformation d’ingénierie globale est répertoriée sous chaque image. Le déplacement vertical local de divers emplacements de l’échantillon est représenté par la carte des couleurs comme indiqué sur l’échelle à droite de la figure. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Discussion

La capacité d’adhérer des particules à des matériaux caoutchouteux, tels que le silicone, offre des avantages à la fois dans l’industrie et la recherche. Cependant, il est bien connu que le collage sur des surfaces de matériaux à faible énergie de surface peut être un défi. En général, les chercheurs dont les méthodes expérimentales nécessitent un motif ou un dessin à la surface de leurs spécimens utilisent couramment des peintures spécialement formulées pour l’aérographe, telles que celles fabriquées par Createx et Vallejo ^1,10. Ces applications à l’aide de peinture nécessitent souvent un apprêt et ne parviennent toujours pas à atteindre la durabilité requise des motifs. Sur les substrats flexibles, la peinture peut s’étaler ou tomber en flocons lorsqu’elle se fissure lors des essais mécaniques. Ces défaillances d’adhésif de marquage modifient ensuite le champ de données capturé par une méthode de suivi optique telle que la corrélation d’images numériques. Notre méthode assure une longue durée de vie du motif de surface. Nous avons actuellement des échantillons de plus de 6 ans que nous avons tenté d’étaler agressivement et d’enlever mécaniquement le motif de surface. Tous les efforts visant à éliminer ces marques ont échoué, ce qui démontre la robustesse des motifs de surface.

Dans l’industrie, il peut également être nécessaire d’appliquer des dessins, des symboles ou des mots à la surface de matériaux caoutchouteux pour des instructions de sécurité et de processus, telles que l’installation d’un joint. Par exemple, dans l’industrie automobile, il est courant d’imprimer des mots tels que « CE CÔTÉ VERS LE HAUT » ou d’imprimer une flèche sur un joint en caoutchouc pour fournir des instructions d’installation claires. Traditionnellement, ces marquages sont obtenus en modifiant la surface du moule de sorte que les mots soient au-dessus ou en dessous de la surface du reste de la pièce. Cette méthode nécessite la fabrication d’un nouveau moule à chaque fois que les marquages doivent être changés. De plus, la pièce finale aura une épaisseur différente à l’endroit où se trouve l’empreinte, ce qui entraînera des sites de défaillance potentiels pendant le fonctionnement. Notre méthode surmonte ces deux problèmes en ne modifiant en aucune façon les moules et en permettant à la surface du matériau final de rester d’une épaisseur uniforme.

Des tests mécaniques ont été effectués pour confirmer que notre méthode de modelage n’a pas d’impact sur les attributs mécaniques du matériau. Nous avons testé à plusieurs reprises des éprouvettes dans une variété de modes de charge tels que le cisaillement simple, la tension uniaxiale, la compression et même les essais de choc. De plus, cette méthode est sans danger pour l’environnement par rapport aux autres méthodes d’application de peinture. Nous évitons l’utilisation de solvants de peinture toxiques et volatils en utilisant de l’alcool dans notre solution lors de l’aérographe du moule. Enfin, une caractéristique notable de notre méthode est la possibilité de créer des motifs multicolores et haute résolution sur la surface de l’échantillon. La méthode est limitée par la taille des particules et la précision de fabrication du pochoir. La taille des particules doit être suffisamment petite pour atteindre la fidélité souhaitée et surmonter le débit du processus de moulage par injection. La taille et la géométrie de l’éprouvette ne sont limitées que par la taille du moule et le matériau choisi. Nous avons fabriqué des cubes de 2 pouces avec succès en utilisant du silicone avec une durée de vie en pot d’environ 20 minutes à température ambiante.

La méthode de fabrication du pochoir aura un impact direct sur la résolution de la taille de la caractéristique et sur la capacité à créer un design haute fidélité sur la cavité du moule pendant le revêtement par pulvérisation de particules. Examen minutieux de la fabrication du pochoir qui fait partie intégrante de la méthode de motifs. Ici, nous fournissons un ensemble simple de techniques de préparation de pochoir ainsi que la taille minimale de caractéristique qui peut être formée avec chaque technique, l_min. Tout d’abord, la coupe à la main avec un couteau d’artisanat : les outils de précision comme les couteaux X-Acto ou les lames utilitaires sont les meilleurs pour les conceptions détaillées et complexes et fonctionnent bien avec des matériaux tels que les feuilles de plastique, le mylar ou le papier cartonné (l_min ≥ 1 mm). Deuxièmement, la découpe à la main avec des ciseaux : Peut être utilisé pour des matériaux légers comme le papier ou le vinyle mince pour produire des formes simples et des motifs moins complexes (l_min ≥ 1 mm). Troisièmement, les machines de découpe comme Cricut ou Silhouette : peuvent découper des motifs complexes avec précision en utilisant des matériaux tels que le vinyle adhésif ou le papier cartonné (l_min ≥ 250 μm). Quatrièmement, la découpe laser : une option de haute technologie pour des motifs complexes adaptés aux pochoirs en acrylique, en bois ou en plastique épais (l_min ≥ 100 μm). Cinquièmement, outils de coupe à chaud : les couteaux chauffants électriques ou les fers à souder peuvent fondre à travers des matériaux de pochoir thermoplastiques comme le mylar ou d’autres films polymères extrudés (l_min ≥ 1 mm). Cette méthode permet d’obtenir des bords lisses. Sixièmement, le poinçonnage : utile pour les petites formes répétitives et ils fonctionnent mieux sur les matériaux légers (l_min ≥ 100 μm). Enfin, les routeurs contrôlés par ordinateur pourraient être utilisés pour des projets de pochoir à grande échelle ou à l’échelle industrielle (l_min varie).

Dans tout nouveau protocole de fabrication, certaines étapes du processus sont essentielles pour obtenir le résultat souhaité. Dans notre méthode, il y a trois étapes qui doivent être mises en évidence et auxquelles il faut accorder une attention particulière. La première étape critique consiste à laisser l’alcool s’évaporer complètement de la suspension de particules aérographe, ne laissant que les particules adhérant à la surface du moule. Si l’alcool ne s’évapore pas complètement, il y a de fortes chances que le motif sur le moule s’étale et/ou que l’alcool se mélange au matériau non durci pendant le processus de moulage par injection. La taille des particules doit être suffisamment petite car ces particules, qui sont en suspension dans la « peinture » d’alcool dans l’aérographe, adhèrent au moule une fois que l’alcool s’est complètement évaporé. La taille des particules est une limitation importante à noter. Si les particules sont trop grosses, les forces de Van der Waals seront insuffisantes pour faire adhérer solidement et durablement les particules à la surface du matériau caoutchouteux. Cependant, des particules de taille appropriée peuvent être obtenues à un prix abordable et facile auprès de plusieurs fournisseurs de pigments commerciaux.

La deuxième étape critique est la quantité d’adhésif, qui maintient temporairement le pochoir sur le moule. D’après notre expérience, la meilleure façon d’exécuter cette étape est d’utiliser un passage rapide d’un adhésif en aérosol. Nous recommandons le moins d’adhésif possible tout en veillant à ce que le pochoir soit en contact complet avec le moule. En aplatissant manuellement le pochoir sur le moule avec votre doigt ou un instrument approprié comme une spatule en caoutchouc, un contact conforme peut être formé. Si les ouvertures du pochoir ne sont pas complètement à plat contre le moule, la suspension de particules migrera sous les bords du motif du pochoir lors de l’aérographe, diminuant considérablement la netteté des bords de la conception de surface. Si trop d’adhésif est utilisé, il sera difficile de retirer le pochoir et d’endommager le motif nouvellement appliqué. De plus, une trop grande quantité d’adhésif entraînera une forte adhérence de l’échantillon au moule pendant le processus de durcissement, ce qui rendra le processus de démoulage presque impossible sans endommager l’échantillon.

La troisième étape critique est le taux d’injection du silicone non durci pendant le processus de moulage par injection. D’après notre expérience, nous avons observé que les débits de moulage par injection suffisamment lents ne surmontaient pas les forces de Van der Waals faisant adhérer les particules fines au moule, permettant à la cavité du moule d’être remplie sans perturber les particules à motifs. Certains tests empiriques sont nécessaires pour déterminer un taux d’injection optimal, suffisamment lent pour éviter le maculage du motif, mais suffisamment rapide pour remplir la cavité du moule avant le début du durcissement du silicone. Des retardateurs de durcissement peuvent être ajoutés au mélange si des pièces de plus grand volume sont fabriquées. La viscosité et le temps de durcissement du matériau dicteront le taux d’injection approprié pour le système de chaque matériau.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Compresseur d’air	Artisan	CMEC6150	PORTABLE : Compresseur à crêpes de 6 gallons https://www.craftsman.com/collections/air-compressors/products/cmec6150
Colorant pour eco flex	Smooth-On	PMS 2757C	Pigments de couleur silicone Silc Pig. Les pigments Silc Pig sont concentrés, donc une petite quantité suffit pour colorer les produits en silicone Smooth-On. Des couleurs personnalisées sont possibles en mélangeant différentes couleurs Silc Pig. Silc Pig 9 Pack Sampler comprend NOIR, SANG, BLEU, MARRON, VERT, CHAIR CLAIRE, ROUGE, BLANC, JAUNE. https://www.smooth-on.com/products/silc-pig/
Alcool isopropylique	Cygne	Alcool isopropylique à 70 % - Bouteille de 16 oz S-15966 - Uline	Alcool isopropylique à 70 % - Bouteille de 16 oz www.uline.com
Gobelets mélangeurs	Solo	Modèle : S-19462R	Gobelets de fête en plastique www.uline.com
Libération du moule pour pochoir		Ease Release 200 & 205	Modèle et motif d’agent de démoulage pour la fabrication de moules en silicone époxy, uréthane et RTV. https://www.reynoldsam.com/
Feuille de Mylar 3 mil	Pochoirs en ligne LLC	NA	Feuilles de Mylar | Matériau du pochoir www.stencilsonline.com
Ruban de masquage pour peintres	Uline	S-26006	Uline Painters Ruban de masquage www.uline.com
Essuie-tout	Uline	S-7711 Uline	S-7711 Uline - Une serviette absorbante à un prix économique. 2 plis. www.uline.com
Bâtonnets de popsicle	Darice	Numéro de modèle de l’article : D-0139#, UPC 652695701399	https://www.amazon.com/Darice-Popsicle-Sticks-Crafts-Natural/dp/B0CPKHS44K/?th=1
Poudre	Pigments de terre	Dioxyde de titane PW6	Pigments de Terre Blanche Titane https://www.earthpigments.com/
Silicone (ecoflex)	Smooth-On	Ecoflex 00-20	silicones catalysés par le platine https://www.smooth-on.com/
Adhésif en aérosol	Facilité de pochoir	Réf. :  ; ASA0005	Stencil Ease Adhésif en aérosol repositionnable https://www.stencilease.com/
Pistolet de pulvérisation / Aérographe	Blaireau	Patriote 105	Aérographe Badger Patriot 105 https://www.badgerairbrush.com/Patriot_105.asp
Tubes à essai	Scientifique mondial	Article 83576, Pièce du fabricant # : 6254	Tubes à centrifuger à usage général en polystyrène de 50 ml avec bouchons - Stérile www.usplastic.com
Tubes en vinyle	Chef Sioux  ;	Numéro de modèle : 900-01163C00501 Menards  ; Réf. : 6840523	Tube en vinyle transparent Sioux Chief www.menards.com