Voici comment l'impression 3D perturbe le moulage au sable

Le moulage au sable a une histoire qui remonte à des milliers d'années, et il est resté pratiquement inchangé pendant cette période. Cependant, les choses changent maintenant, grâce à l'impression 3D. Voici quelques-uns des résultats de ces efforts.

Aider une entreprise bien établie à rester innovante

Dans le marché hautement concurrentiel d'aujourd'hui, même les entreprises établies il y a plus d'un siècle doivent continuellement s'améliorer pour satisfaire leurs clients et les empêcher d'aller chercher des services ailleurs. D. W. Clark est une société de moulage de métaux multi-alliages qui a mis en œuvre l'impression 3D pour ses méthodes de moulage au sable et a obtenu des résultats remarquables.

La société aurait réduit son délai de livraison de plusieurs mois à plusieurs semaines tout en éliminant les méthodes traditionnelles d'outillage et de modèles. D. W. Clark utilise la technologie de projection de liant et le vice-président Jeff Burek a donné un exemple des délais potentiellement raccourcis.

" Nous avons un client qui voulait que nous terminions l'usinage d'une turbine en deux semaines. Et n'ayant pas fait fonctionner la machine pendant plus de quelques constructions, nous avons pu concevoir le moule en quelques jours, l'imprimer, couler le moulage, traiter thermiquement le moulage et finir le moulage en deux semaines. "

Un autre avantage de l'intégration de l'impression 3D au moulage au sable est qu'elle réduit les coûts associés à la production de pièces complexes. L'imprimeur travaille à partir d'un fichier numérique que les représentants peuvent rapidement reproduire en cas de besoin. De plus, l'imprimeur sélectionné par l'entreprise utilise moins de sable que les procédés de moulage conventionnels. Cet avantage signifie qu'il dépense moins en matériaux.

Cette étude de cas est un exemple de la façon dont le moulage au sable peut aider les entreprises établies de longue date à rester pertinentes et à continuer de répondre aux besoins des clients tout en obtenant d'autres avantages qui les aident à rester résilientes.

Faciliter le prototypage tout en réduisant les coûts

L'application de l'impression 3D au moulage au sable est également une alternative intéressante lorsque les entreprises souhaitent réduire le temps de prototypage. GRATZ Engineering est une entreprise allemande avec plusieurs sites à travers le pays et un peu moins de 250 employés. Il a constaté que l'utilisation de l'impression 3D lors de projets de moulage au sable était particulièrement avantageuse lors du prototypage. L'entreprise dépend généralement du moulage au sable avec impression 3D, ainsi que du frittage laser direct de métal (DLMS).

Andreas Steinbronn, responsable de la gestion des pièces, a déclaré :« L'impression 3D de métal comme le frittage laser est toujours trop chère si la vitesse n'est pas un problème. Si nous avons deux ou trois semaines pour le prototype, nous préférons généralement utiliser une combinaison de moulage de métal classique avec des moules en sable imprimés en 3D ou des modèles de moulage de précision en poly(méthacrylate de méthyle).”

Steibronn a poursuivi :« Cela réduit considérablement les coûts, et la durabilité et la stabilité accrues des composants sont, bien sûr, également un avantage. Les aspects les plus pratiques de cela sont les volumes de construction importants et les taux d'impression rapides. »

Il y avait aussi une comparaison directe entre l'impression 3D et le DMLS :« Avec les systèmes d'impression par jet de liant, nous pouvons produire directement plusieurs variantes de nos prototypes, comme des turbocompresseurs, en parallèle et imbriqués les uns sur les autres dans une seule et même impression 3D. processus, et pas seulement à un niveau, comme c'est le cas avec DMLS. »

Permettre aux entreprises de prototyper de nouvelles conceptions plus légères et plus fines

Le moulage au sable est une méthode perpétuellement populaire de fabrication de pièces métalliques complexes. Outre l'efficacité et la rentabilité qu'il offre, il y a un aspect de réutilisation. Chaque moule créé avec le moulage au sable est un article à usage unique. Cependant, après avoir sorti les pièces finies des moules, les gens peuvent réutiliser le mélange de sable pour de futurs projets de moulage.

La combinaison du moulage au sable et de l'impression 3D offre un autre type de durabilité. Il permet aux clients d'inspecter minutieusement les prototypes et de les soumettre à des tests rigoureux avant le début de la production, ce qui permet d'économiser du temps et de l'argent.

Une société britannique appelée Brooks Crownhill Ltd. (BCP) utilise le moulage au sable 3D lors de la fabrication de boîtiers pour moteurs électriques et pièces automobiles. Lee Henderson, directeur des ventes de la société, a précisé que l'entreprise n'était pas étrangère à ce processus émergent.

« Nous utilisons l'impression et le moulage 3D, ou le moulage imprimé, depuis un certain temps maintenant. Les immenses avantages sont évidents. Le processus est rapide, économique et offre aux concepteurs une énorme liberté de création. C'est important pour repenser les composants établis et économiser autant de matériel que possible, par exemple en optimisant la topologie des composants », a déclaré Henderson.

Henderson a également expliqué comment l'utilisation de l'impression 3D pour le moulage au sable a permis à BCP de répondre aux besoins émergents des clients. Les clients exigent plus souvent de nouveaux modèles plus légers et plus fins. Il a déclaré que les processus conventionnels, comme le fraisage ou le tournage de noyaux, ne s'adaptaient pas aux géométries des pièces des clients. Cependant, le moulage au sable avec l'impression 3D le fait. Henderson a déclaré que de nombreuses personnes ignorent encore les avantages que peuvent apporter l'impression 3D et le moulage au sable. Cependant, des résultats comme ceux-ci pourraient aider l'option à gagner du terrain.

Laisser les fonderies réutiliser l'immobilier

Avant que l'impression 3D ne devienne une option, les fonderies n'avaient d'autre choix que de consacrer une grande partie de leurs installations au logement de plaques d'allumettes à motifs. Ces modèles représentent des copies de pièces réalisées pour des clients. Les personnes travaillant dans les fonderies dépendent de ces plaques chaque fois qu'un client leur demande de recréer une pièce. Les rangées de ces plaques d'allumettes deviennent souvent si vastes que les fonderies paient des entrepôts pour les conserver.

Cependant, étant donné que l'impression 3D repose sur des fichiers numériques, les entreprises qui l'utilisent pour le moulage au sable peuvent minimiser, voire éliminer, la pratique consistant à conserver des plaques d'allumettes physiques sur site. Howard Rhett travaille chez Viridis3D, une société spécialisée dans l'impression 3D pour le moulage au sable. Il a noté que la numérisation offerte par l'impression 3D signifie que les entreprises n'ont plus à se soucier de questions telles que le contrôle de l'humidité ou l'éloignement des parasites des installations de stockage.
Au lieu de cela, elles peuvent stocker les motifs à utilisation moyenne à faible sur une clé USB. Il s'agit d'une option portable qui supprime bon nombre des inconvénients associés aux méthodes de stockage traditionnelles. Si les fonderies libèrent suffisamment d'espace, elles pourraient l'utiliser à d'autres fins, telles que la croissance de leur entreprise et leur expansion.

De plus, le fait d'avoir les fichiers des clients au format numérique accélère le délai entre le moment où une fonderie reçoit une commande client et le moment où les représentants commencent à y travailler. Dans certains cas, les fondeurs peuvent verser du métal en fusion dans un grand moule le jour même où ils reçoivent un fichier numérique.

Prouver que le processus apporte de multiples avantages

Les recherches en cours montrent que les gens peuvent anticiper de nombreux avantages s'ils décident d'utiliser l'impression 3D pour le moulage au sable. Une enquête a consisté à comparer l'impression 3D et le moulage au sable conventionnel lors de la fabrication d'un bol de pompe.

L'équipe a découvert que l'approche d'impression 3D ne prenait que 26 heures pour imprimer les pièces du moule de moulage au sable. Il s'agit d'un délai considérablement plus court par rapport aux plus de six semaines nécessaires à l'approche traditionnelle pour atteindre cette étape. De plus, le bol imprimé en 3D était environ 300 microns plus lisse que son homologue. Il était également presque 27 % plus léger que le bol coulé traditionnel.

Un autre projet de recherche a comparé les différences entre un moule en céramique fabriqué avec l'impression 3D et le moulage au sable et la technique traditionnelle. L'option réalisée avec l'impression 3D était 95 % plus légère et avait un rendement métallique optimisé de 29% par rapport au moule en céramique de coulée conventionnelle. Une autre différence était que la méthode traditionnelle prenait presque deux fois plus de temps pour la fabrication. En effet, l'équipe devait créer un motif en deux parties et lisser sa surface.

L'impression 3D change la donne du moulage au sable

Ces exemples montrent pourquoi les gens considèrent plus fréquemment l'impression 3D comme une alternative attrayante au moulage au sable traditionnel. Ce n'est pas encore une pratique courante, mais cela pourrait bientôt changer. Alors que de plus en plus d'entreprises l'expérimentent et obtiennent des résultats impressionnants, d'autres fonderies devraient emboîter le pas et rendre la technique plus courante.