Pièces de rechange moulées : modèle en bois, moulage intégral ou moulage imprimé ?

Si vous avez besoin de pièces de rechange en fonte, vous disposez aujourd'hui de plusieurs options pour résoudre ces problèmes. Bien comprendre toutes les possibilités permet de faire face à l'urgence, mais aussi simplement de choisir le meilleur procédé pour chaque application.

Aperçu des trois procédures principales

La voie traditionnelle du modèle en bois

Le moulage intégral avec des modèles en polystyrène expansé

Le procédé "Printed Casting

Les trois méthodes principales présentent des avantages et des inconvénients qui peuvent être habilement exploités. Nous vous proposons ici un bref aperçu pour vous aider à prendre une décision.

En outre, il existe des méthodes hybrides intéressantes, que nous aborderons également dans cet article.

L’approvisionnement en pièces de rechange en fonte est confronté à des problèmes spécifiques, tels que :

  • Aucun dessin n’est disponible.
  • Il n’existe pas de modèle en bois.
  • Le modèle en bois se trouvait chez un fournisseur qui n’existe plus.
  • C’est particulièrement urgent, car la pièce de rechange manquante entraîne des temps d’arrêt.
  • Il y a des améliorations par rapport à la pièce d’origine.
  • Trois procédés de moulage, en accéléré

    Dans le cas du moulage en creux avec modèle en bois et du moulage en pleine masse, le moule est créé en moulant un modèle de la future pièce moulée dans du sable. Le modèle en bois est ensuite démoulé afin de créer une cavité. Le modèle en polystyrène utilisé dans le moulage en moules pleins reste généralement dans le moule et s’évapore lors du moulage.

    La fabrication de moules par impression 3D sur sable ne nécessite aucun modèle. La cavité est créée en construisant le moule en sable couche par couche à partir d’un lit de sable qui est généré sur la base des données CAO de la pièce moulée, comme dans une imprimante à jet d’encre (un liant est appliqué couche par couche au lieu de l’encre).

    Moulage en creux avec modèle en bois versus moulage en pleine masse

    Un modèle en bois peut être utilisé plusieurs fois et offre une très grande stabilité dimensionnelle et une grande précision. Si un modèle en bois pour une pièce de rechange est déjà disponible et intact, c’est la méthode la plus rapide – tant qu’il peut être coulé rapidement là où il se trouve. En l’absence de modèle, les inconvénients du moulage en bois pour la production de pièces de rechange l’emportent généralement sur les avantages : La fabrication du modèle est coûteuse et n’est donc rentable qu’à partir d’un certain nombre de pièces ; le démoulage nécessite des chanfreins et des moules et noyaux assemblés de manière complexe pour reproduire la pièce moulée. Certaines géométries ne sont tout simplement pas possibles, la complexité est coûteuse. Les délais de fabrication sont longs (de plusieurs semaines à plusieurs mois).

    Moulage en creux avec modèle en bois versus moulage en pleine masse

    Dans le cas du moulage intégral, le modèle est usiné dans la masse à partir de PSE (polystyrène expansé). Cela est plus rapide (en général 1 à 2 semaines) et moins coûteux (environ un cinquième du coût du modèle en bois). Comme le modèle en polystyrène n’a pas besoin d’être moulé, les dépouilles ne sont pas nécessaires ; les contre-dépouilles et les géométries plus complexes sont possibles. Comme certaines étapes de la préparation du moulage sont également supprimées par rapport au moulage en coquille, le coût du moulage est également inférieur d’environ 20%. Les modèles peuvent être facilement modifiés jusqu’à la veille du moulage. Comme le modèle ne peut être utilisé qu’une seule fois à la fois, le modèle en bois devient rentable à partir d’un certain nombre de pièces (si d’autres facteurs tels que le temps de démarrage et la liberté de conception ne jouent pas de rôle). L’EPS qui s’évapore lors du moulage laisse des résidus qui affectent la qualité de la surface. Il faut prévoir une plus grande marge d’usinage, en particulier sur la partie supérieure du moulage. En raison du matériau plus mou du modèle, il faut choisir une tolérance de coulée plus élevée d’un degré de tolérance.


    « Pour la production de pièces de rechange en particulier, l'impression 3D sur sable offre également un potentiel d'optimisation continue de la pièce ».

    Quand l’impression 3D sur sable est-elle rentable pour les pièces de rechange ?

    L’impression 3D en sable (ou « Printed Casting ») combine la vitesse, la flexibilité et la liberté de conception du moulage en moules pleins avec la précision et la stabilité dimensionnelle de la pièce moulée produite avec un modèle en bois. Il s’agit d’un moulage en creux sans modèle. L’absence de modèle signifie qu’il n’y a pas de démoulage, pas de résidus de polystyrène, pas de frais de modèle, et permet une liberté de conception encore plus grande que le moulage en pleine masse avec un temps de mise en route minimal (pas de phase de construction du modèle !).
    Pour la production de pièces de rechange en particulier, l’impression 3D sur sable offre un potentiel d’optimisation continue de la pièce : meilleure utilisation des matériaux grâce à des structures bioniques, intégration fonctionnelle des composants de la pièce, etc.
    L’avantage de vitesse de l’impression 3D en sable se poursuit après le moulage. La précision du moule peut générer directement le contour final de la pièce moulée, même sans usinage et avec une très bonne qualité de surface. La pièce de rechange est ainsi plus rapidement prête à l’emploi.
    Ce qui limite l’impression 3D en sable, c’est l’espace d’impression de l’imprimante 3D en sable, qui limite la taille des formes imprimables. La longueur de cette « boîte de travail » est généralement la plus grande dimension et se situe généralement entre un et quatre mètres.
    Comparé au moulage intégral, le coût de l’impression 3D en sable, techniquement supérieur, doit être considéré individuellement et est parfois plus avantageux, parfois plus cher, en fonction de la pièce.

    Des procédés de moulage hybrides ?


    L’impression 3D en sable elle-même est un procédé hybride entre l’impression 3D et le moulage traditionnel. Il existe toutefois d’autres hybrides entre les trois procédés principaux, qui offrent des possibilités supplémentaires en fonction du problème à résoudre. Il s’agit notamment du moulage démoulé intégral (le modèle en polystyrène est retiré du moule), qui permet d’éviter les résidus de polystyrène, et de l’impression 3D au sable de noyaux et d’autres éléments de moule pour des formes autrement créées avec le modèle. Dans les cas limites, il peut être intéressant de les envisager.

    « Étant donné que la différence de coût entre la coulée en moules pleins et la coulée en sable 3D varie en fonction de la pièce, il est intéressant de commencer par l'impression en sable 3D en option, en particulier pour les petites pièces moulées ».

    Conclusion

    Si le modèle en bois d'une pièce de rechange nécessaire est déjà disponible et que la pièce moulée ne doit pas être modifiée, le moulage en creux avec modèle en bois est la méthode la plus rapide et la plus économique (pour les pièces de rechange rarement utilisées ou très grandes, il faut toutefois tenir compte des coûts de stockage du modèle).

    Si vous ne disposez pas d'un modèle en bois, le moulage intégral et l'impression 3D en sable constituent une meilleure alternative pour les petites quantités. Les deux sont rapides, mais l'impression 3D sur sable est un peu plus rapide et plus précise. Comme la différence de coût entre le moulage intégral et le moulage en sable 3D varie en fonction de la pièce, il est intéressant de commencer par l'impression en sable 3D en option. D'autant plus que les devis de moulage imprimé sont beaucoup plus rapides à obtenir.

    L'impression 3D en sable permet également de déposer un « modèle virtuel en bois » qui permet de créer un moule en sable de précision à tout moment, mais qui autorise également des modifications. Le moule en sable peut être créé partout où se trouve une imprimante 3D à sable. Par rapport au modèle en bois, cela élargit le cercle des fournisseurs potentiels.

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