Près de la forme nette pour réduire les déchets, réduire les coûts et gagner du temps

Comment la fabrication de forme proche du filet permet-elle d'économiser du temps et de l'argent ?

Les objets métalliques manufacturés sont créés par moulage, forgeage ou usinage, créant parfois des déchets. La fabrication de forme quasi nette vise à produire un article ou une pièce aussi près que possible de sa forme finale, en réduisant les déchets, en économisant du temps et de l'argent et en créant moins d'impact environnemental grâce à une diminution de la demande d'énergie et de ressources.

Qu'est-ce que la fabrication de forme proche du filet ?

La fabrication de forme quasi nette consiste à planifier votre processus de production pour qu'un objet se rapproche le plus possible de sa forme finale, réduisant ainsi le temps nécessaire à la production d'un article fini.

Qu'est-ce que la diffusion ?

Le moulage est généralement la première étape de la fabrication de la forme proche du filet. Le moulage consiste à verser du métal chaud dans des moules préformés pour former un produit proche de la forme finale. La plupart des fonderies utilisent le moulage au sable pour créer des pièces moulées en métal. Le moulage au sable utilise des moules en sable pour façonner le métal chaud en objets. Le moulage au sable a été utilisé pour la première fois vers 1300 de notre ère pendant la dynastie Shang, la première dynastie régnante en Chine.

Le moulage de précision (parfois appelé moulage de précision ou moulage à la cire perdue) génère moins de déchets que le moulage au sable, produisant des objets plus proches de la forme nette. Le moulage de précision est né il y a 6000 ans et était historiquement utilisé pour créer des sculptures et des bijoux complexes. Bien qu'il se rapproche davantage des produits de forme nette que le moulage au sable, le moulage de précision est un processus plus complexe et à forte intensité de main-d'œuvre, ce qui peut entraîner un coût de production global plus élevé, selon le projet.

Qu'est-ce que le retrait de moulage ?

Le même principe que vous avez appris en physique au lycée - la chaleur se dilate, le froid se contracte - s'applique également à la fabrication des métaux. Le métal se dilate lorsqu'il est chauffé et se rétracte lorsqu'il est refroidi, un processus connu sous le nom de dilatation thermique.

Les effets de la dilatation thermique pendant le processus de coulée peuvent entraîner des défauts du produit, tels que des cavités de retrait, en raison du retrait de coulée. Les fonderies utilisent des colonnes montantes, des réservoirs de métal fondu supplémentaire intégrés dans le moule de coulée, pour réduire le retrait et empêcher la formation de cavités à l'intérieur d'une coulée de refroidissement. Les matériaux isolants, connus sous le nom de «garnitures chaudes», aident à maintenir la colonne montante chaude pendant que le métal de la fonte se solidifie. Les contremarches doivent être retirées du produit final, ce qui crée des déchets métalliques.

Allocations de démarque inconnue

Les métaux réagissent différemment à la dilatation thermique en fonction de leurs éléments et de leur composition, mais le retrait peut également être affecté par la conception de la fonte. Voici les tolérances de retrait typiques pendant le processus de coulée :

Métal

430

Fonte grise

0,7 à 1,05

Fonte blanche

2.1

Fonte malléable

1.5

Acier

2.0

Laiton

1.4

Aluminium

1.8

Alliages d'aluminium

1.3 à 1.6

Bronze

1.05 à 2.1

Magnésium

1.8

Zinc

2.5

Acier au manganèse

2.6

Le choix du métal peut donc influencer la forme quasi nette d'un objet en métal coulé.

Qu'est-ce que l'usinage ?

L'usinage est le processus de sculpture, de coupe, de meulage, de perçage ou d'alésage d'un produit métallique dans sa forme finale. Comme sculpter la pierre ou sculpter le bois, l'usinage façonne le métal en enlevant l'excédent de matière. La production de formes presque nettes commence généralement par la coulée, car l'usinage d'une forme métallique à partir de zéro créerait trop de déchets pour être pratique. L'usinage est une étape de finition importante dans la production de produits métalliques, garantissant que le produit final est lisse, finement façonné et prêt pour l'usage auquel il est destiné. La production quasi nette vise le moins d'usinage possible.

Qu'est-ce que la forge ?

Le forgeage façonne le métal par pression de compression, comme le martelage, le pressage ou le laminage. Les méthodes de forgeage peuvent inclure à la fois le forgeage à chaud et à froid. Le meilleur exemple de forgeage est peut-être l'image classique d'un forgeron à l'ancienne utilisant un marteau et des pinces pour marteler un fer à cheval chaud sur une enclume. Aujourd'hui, la plupart des forges sont réalisées à l'échelle industrielle à l'aide d'énormes presses. Le forgeage industriel nécessite un usinage jusqu'à la finition, mais des travaux sont en cours pour développer des machines à forger capables de façonner et de fournir un produit proche du fini, réduisant ou même éliminant le besoin d'usinage. Les méthodes de forgeage comprennent la chute, le laminage, la presse, le forgeage à matrice ouverte et fermée et le forgeage de précision. Le soudage par friction est une autre technique de forgeage qui utilise le mouvement et la chaleur générée par la force pour produire des joints métalliques forgés.

Qu'est-ce que l'impression 3D ?

L'impression 3D est une nouvelle technologie proche du net prometteuse. L'impression 3D industrielle est appelée fabrication additive (ou fabrication additive de couches). La fabrication additive utilise un ordinateur pour diriger la superposition de matériaux afin de produire avec précision un objet préconçu avec très peu de déchets. Les matériaux sont appliqués couche par couche pour produire des composants et des produits détaillés. La fabrication additive est suffisamment flexible pour permettre des composants et des produits personnalisables, y compris des pièces personnalisées pour des aides auditives individuelles et des chaussures personnalisées. La fabrication additive joue un rôle croissant dans la création de pièces sur mesure et de composants pour les secteurs du transport, de l'aérospatiale et de l'énergie.

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