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Moules à chocolat 3d thermoformés : théorie (1/3)

Cet article est le premier d’une série de 3, introduisant à la création de moules à chocolat personnalisé, en cycle court, chez soi avec une petite imprimante 3d et une petite thermoformeuse. La méthode exposée peut être la base pour tout chocolatier débutant ou professionnel, s’il ou elle veut monter une petite offre client, avec des résultats rapides, fiables mais peu précis. En bref, une entrée en bouche !

Voici un aperçu de la série d’articles :

  1. Moules à chocolat thermoformés : théorie (1/3). On explique les techniques de moulage du marché et arguments pour un choix de machines simples.
  2. Moules chocolat thermoformés : pratique (2/3). Aperçu des travaux de design et de fabrication à partir de notre logo, avec TinkerCAD et 2 petites machines.
  3. Moules à chocolat thermoformés : bilan (3/3). Une relecture qualitative des potentiels économiques de création d’une unité de moulage chez vous, si vous êtes artisan de bouche.

Pour information, La Pâtisserie Numérique propose déjà une formation très complète sur la création de moules 3d à pâtisserie en silicone.

A – Théorie : Moulage chocolatier et impression 3d

Pour fabriquer des moules à chocolat, on doit choisir une technologie de moulage et fabriquer si besoin l’objet qui doit être moulé (la matrice).

Aperçu des technologies de moulage

Les moules à chocolat personnalisés sont faits habituellement avec les matières et technologies alimentaires suivantes – par ordre de dureté croissante :

  • gélatine (animale ou végétale), bioplastiques et gels alimentaires ;
  • silicone platine ou peroxyde ;
  • thermoformage (matières : PS, PC, PET, PETG, PLA, PVC) ;
  • polycarbonate (PC) injecté ou plexiglas (PMMA) coulé sous pression ;
  • aluminium.

La plupart du temps, une matrice est créée. C’est la forme opposée du moule, qu’on nomme également positif ou négatif selon son orientation ou ordre de moulage. Chaque matériau mentionné ci avant doit être apte au contact alimentaire.

Comment les matrices de moulage sont-elles créées ?

Pour créer ses moules, on part généralement de la matrice, un objet solide :

  • un fruit ou objet plastique ou métallique ;
  • un modelage ou une sculpture manuelle en argile, plâtre ;
  • un bloc de résine, aluminium ou bois, usiné par une fraiseuse numérique (CNC) ou gravé-découpé au laser ;
  • un imprimé 3d.

Certains de ces objets, même propres ne sont pas aptes au contact alimentaire, il est alors nécessaire de les recouvrir d’un vernis ou isolant alimentaire avant de mouler. Ceci est prépondérant pour les technologies de moulage à contact long ou étroit (gélatine, silicone, injection).

Si votre matrice est très propre, non poudreuse et sèche, un thermoformage de celle-ci en environnement propre, suivi d’un lavage du moule peut aboutir sur un produit apte au contact alimentaire.

Pourquoi imprimer en 3d et thermoformer ?

La plupart des moulistes chocolatiers installés créent leurs matrices de moulage par usinage CNC (en gros : une perceuse qui navigue pour retirer de la matière d’un bloc de matière). Puis ils choisissent de créer chaque nouveau moule en thermoformant, coulant ou injectant du plastique voire un élastomère (silicone..).

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/af/3D-CNC-Fr%C3%A4sen_-_Erstellung_eines_Landschaftsmodells.jpg matrices moules
Crédits : KolbTechnology CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

La technique de l’usinage, bien que très fiable, est néanmoins longue à maîtriser pour un néophyte. Elle nécessite notamment de réfléchir à sa pièce « en négatif » (retrait de matière), la plupart du temps en bas-relief seulement, avec un changement d’outil (de fraises) pour soustraire la matière en plusieurs passes de différentes résolutions de plus en plus précises.

Devant cette difficulté, l’impression 3d à filament par exemple, se fait par ajout de matière – plus facile à se représenter, et l’on n’a pas à changer d’outil à moins de changer de couleurs de filament entre temps (plutôt inutile pour des matrices de moulage).

Timelapse d’une imprimante à filament RepRapPro – License CC-BY-SA

Actuellement, les technologies d’impression 3d accessibles au grand public sont à filament (très majoritairement) ou à résine (plus difficile à manipuler).

Résine vs. filament : 2 types d’impression 3d pour le moulage chocolatier

Impression 3d résine
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Une imprimante 3d résine Formlabs Form 2 SLA. Photo Flickr par Creative Tools – CC BY 2.0
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Crédits : Paolo Cignoni, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
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Imprimé 3d en résine transparente par imprimante 3D SLA (Formlabs Form 2) – de 3dBenchy / Flickr / CC-BY-2.0
#3DBenchy made on a formlabs Form 2 SLA 3D printer form2.creativetools.se v5
Imprimé 3d en résine transparente par imprimante 3D SLA (Formlabs Form 2) – de 3dBenchy / Flickr / CC-BY-2.0

L’impression 3d résine (SLA, DLP, MSLA…) est de plus en plus utilisée professionnellement ensemble avec du thermoformage. Il s’agit de la création de volumes dans un bain de résine liquide, par projection d’un rayon laser ou d’images couche par couche. La résine est sensible à certains types de lumières (typiquement la longueur d’onde 450 nanomètres dans les ultra-violets) et un plateau se déplace verticalement. Les résultats sont un peu moins lisses que l’usinage si l’on titille, mais quand même quasi brillants !

Impression 3d filament
Imprimante 3d à filament Makerbot Ultimaker 2 – par Guy Sie – Wikipedia – BY-SA 2.0
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e6/Filament_Driver_diagram.svg/784px-Filament_Driver_diagram.svg.png

Crédits : KholoudabdolqaderVector: Jona, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
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Exemple de rendu strillé naturel de surfaces d’imprimés 3d par filament – CC BY-SA 4.0 par 0scar (StackExchange)

L’impression 3d filament (sigles : FDM ou FFF) est utilisée par de rares moulistes chocolatiers. Rares parce qu’elle donne des résultats avec des surfaces difficilement lisses, en escalier. Le striage final se retrouve au final sur les chocolats moulés, à moins d’avoir une passe importante de lissage, manuel la plupart du temps, avec ou sans traitement chimique (alimentarité douteuse pour l’instant).

L’impression 3d FDM pour les moules à chocolat : le faux-bon choix

La plupart des artisans complètement novices en design numérique achèteront ou auront plutôt recours à une imprimante 3d à filament pour commencer (au lieu d’une imprimante résine), parce que ce type est le plus répandu dans les milieux amateurs pour l’instant. Ce choix, meilleur marché, peut convenir pour se créer des moules de sujets chocolatés (10-30cm de haut) avec une prise en main assez facile sans saleté ni risques non-négligables pour la santé (restes de résine complètement polymérisée de l’impression SLA/DLP). Mais le résultat sera un peu trop grossier pour des produits chocolatés plus petits et fins (de la tablette au napolitain).

Eh bien ! Pourquoi ne pas essayer d’optimiser la donne avec de telles machines un peu décevantes, si elles sont déjà achetées ?

Faisons nous aussi le faux-bon choix !

Aperçu du thermoformage

Vacuum former
Thermoformeuse Formech DT 2 de bureau, avec une matrice positive sur sa grille, prêt à thermoformer – Crédits Christchurch City Libraries (Flickr) / Donna Robertson – licence CC BY-NC-ND 2.0

Le thermoformage consiste en la chauffe d’une plaque plastique alors assouplie, suivie d’une aspiration ou poussée de cette plaque contre une forme – la matrice ou le positif. L’image ci-après montre la simulation informatique d’un thermoformage sur un pavé un peu pyramidal.

Crédits : Colagor, Public domain, via Wikimedia Commons

Les thermoformeuses destinées aux professionnels (ex : de Formech ou Decorelief, Vaquform DT2, Mayku Multiplier) sont parfois onéreuses, pour de grandes tailles de canevas avec des pompes d’aspiration/pression industrielles.

Vacuum Forming & Molding Machine
Mini-thermoformeuse dentaire Jentai – une des moins onéreuses du marché

Si l’on cherche plus petit et moins cher, le monde dentaire propose déjà de petites thermoformeuses depuis longtemps. Mayku vend sa Formbox branchable sur un aspirateur domestique externe. Cette dernière est utilisée par de plus en plus d’artisans de bouche, par exemple par le chef pâtissier Quentin Z ci-dessous :

Vous avez peut-être vu ou lu sur des thermoformeuses faites maison à partir de radiateurs de grille-pains et de moteurs d’aspirateurs ! Une professeure d’école en Croatie le fait faire à ses élèves mineurs en gros volumes… A vous d’évaluer votre courage pour ce genre de bricolages, mais vos résultats seront incertains 🙂

Conclusion théorique : passons à la pratique !

Si vous avez lu jusqu’ici, vous en savez maintenant un peu plus sur 2 formes d’impression 3d (résine, filament) et une technique de moulage particulière : le thermoformage.

Notre idée ici est de ne pas trop attendre en termes d’équipement à acquérir pour faire de premiers essais ! Vous avez le potentiel de faire des moules à chocolat comme un… semi-pro !

C’est tout l’objet du prochain article de cette série… Comment fabriquer ses moules personnalisés avec… un logiciel de 3d gratuit pour enfant, une imprimante à filament et une thermoformeuse de dentiste ?

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