Introduction à l'impression 3D pour le moulage au sable

L'une des applications les plus efficaces de l'impression 3D dans le monde industriel a été le moulage par injection, où l'utilisation de moules imprimés a permis de réduire le coût des matériaux, de rationaliser les flux de travail et de maintenir une qualité constante. Cependant, ce n'est pas la seule technologie de fabrication où l'impression 3D offre des opportunités pour de nouvelles améliorations et améliorations. Dans le cadre d'un effort continu pour rationaliser et améliorer leurs processus de production, les fonderies avant-gardistes combinent l'impression 3D avec le moulage au sable.

Qu'est-ce que le moulage au sable ?

La coulée en sable est le processus de coulée de métal en fusion à l'aide de moules à base de sable. Pour commencer, le sable est contenu dans un cadre (appelé « flacon » par les professionnels), après quoi les cavités du moule et les portes à travers lesquelles le métal sera coulé sont imprimées à l'aide de motifs. Les deux moitiés du moule sont placées ensemble et la coulée a lieu. Une fois le métal refroidi, il s'agit simplement de casser le sable et de procéder aux éventuels nettoyages et/ou post-traitements nécessaires à la pièce finie.

Le sable lui-même est un matériau spécialisé, appelé « sable vert », qui associe de la silice, de la chromite ou du zircon à de l'eau, de l'argile et de l'anthracite. Le nom fait référence au fait qu'il est utilisé dans sa scène verte, c'est-à-dire humide, plutôt que d'être réglé avant le lancer.

Le moulage au sable est un moyen rentable et polyvalent de fournir des pièces métalliques pour le prototypage et la production, en particulier lorsque le processus est automatisé, comme un certain nombre de fabricants l'ont fait avec succès. Les matériaux qui peuvent être moulés de cette manière incluent :

• Aluminium
• Laiton
• Magnésium
• Fer
• Acier

Une large gamme d'alliages peut également être utilisée à bon escient.

Où l'impression 3D intervient-elle ?

Comme pour le moulage par injection, les modèles utilisés dans le moulage au sable sont assez coûteux et longs à produire (en particulier si l'usinage CNC est utilisé) et ont une durée de vie limitée. L'impression 3D élimine ces difficultés, permettant de concevoir des modèles et des systèmes de gating à l'aide d'un logiciel de CAO, puis d'être imprimés au fur et à mesure des besoins, à un coût considérablement réduit. Cela a permis aux fonderies de commencer à déployer le moulage au sable à plus grande échelle pour les pièces de production.

En plus d'éliminer le besoin de stocker des pièces, l'impression 3D permet un niveau de détail et de complexité qui serait très difficile à atteindre autrement. Pour améliorer encore cela, les motifs et les grilles imprimés en thermoplastique peuvent être revêtus pendant le post-traitement, pour améliorer leur résistance à la chaleur et à l'abrasion du sable et améliorer la précision globale des pièces finies.

De plus, la flexibilité de l'impression 3D en tant qu'outil de prototypage rapide est évidente avec les applications de moulage au sable. En règle générale, le temps et le coût impliqués dans la création de modèles ont limité le nombre d'itérations qu'une pièce moulée en sable peut subir pendant la phase de prototypage. Une fois que l'impression 3D a minimisé le stress et les dépenses liés à la création de modèles, les fonderies peuvent adopter une approche beaucoup plus agile du prototypage, en testant plusieurs itérations d'une pièce et en s'assurant que toutes les erreurs peuvent être rectifiées avant le début de la production.

En termes de technologies d'impression, l'impression FDM et polyjet se sont avérées très efficaces pour les projets de moulage au sable, comme l'ont démontré des entreprises comme Stratasys. Un certain nombre d'imprimantes sont également entrées sur le marché qui ont été spécialement conçues pour les applications de moulage au sable, telles que la S-Max d'Ex-One. Ces machines sont conçues pour fonctionner dans les changements de température rapides qui ont lieu dans les fonderies, sans aucun effet néfaste sur la qualité ou la fonctionnalité des pièces qu'elles fournissent.

Des technologies complémentaires offrent des processus de production plus efficaces

Nous dirions qu'il y a des leçons à tirer des fonderies qui ont intégré avec succès l'impression 3D dans leurs flux de travail dont tout fabricant pourrait bénéficier. Le moulage au sable et l'impression 3D sont des technologies véritablement complémentaires, dans la mesure où lorsqu'elles sont utilisées ensemble, leurs avantages respectifs sont améliorés et leurs limites surmontées.

Sur la base de ce qui a déjà été réalisé, l'impression 3D est en passe de devenir un élément indispensable des kits d'outils des fonderies.