Réduire les délais et les coûts du moulage en sable grâce à l'impression 3D hybride

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Le processus de moulage au sable a connu des changements spectaculaires ces dernières années grâce aux bénéfices et aux avantages offerts par l'impression 3D, également connue sous le nom de fabrication additive (FA). Rassurez-vous, les praticiens du moulage au sable et les entreprises de moulage traditionnel ne feront pas faillite à cause de l’impression 3D. Au lieu de cela, la FA peut assister le processus traditionnel de moulage au sable, le rendant plus rapide, plus rentable et plus agile.

Même avec l’utilisation de l’impression 3D, la méthodologie fondamentale du moulage au sable reste en grande partie la même :

La seule étape de ce processus traditionnel qui change suite à l’impression 3D est la manière dont la réplique ou le modèle et l’équipement de base sont fabriqués.

La méthode traditionnelle de fabrication de modèles utilise des technologies de fabrication soustractives telles que le fraisage CNC de formes de base en métal ou en plastique. Ces processus manipulent un bloc de matériau dans la forme souhaitée en éliminant sélectivement les matériaux indésirables à l'aide de machines-outils.

En revanche, le processus de fabrication additive part de rien et ajoute uniquement le matériau requis, couche par couche au sein d'un volume de construction ou d'une plate-forme de construction. Le processus de technologie additive permet d'obtenir des pièces dans une large gamme de polymères, notamment des thermoplastiques standards, des thermodurcissables, des résines chargées et photopolymères, et même des métaux.

L'impression 3D de modèles de moulage est recommandée par rapport à la fabrication traditionnelle dans certains cas d'utilisation :

Il existe un grand nombre et une large gamme de technologies d'impression 3D, notamment le jet de liant sables/métaux, le laser sur lit de poudre/EBM, le polymère/céramique SLA, l'extrusion de filaments et l'extrusion de granulés. Des facteurs tels que la géométrie de la pièce, la taille du motif et les exigences en matière de matériaux doivent être pris en compte lors de la sélection de la meilleure technologie pour l'équipement de moulage en sable. Une imprimante 3D grand format répondra aux exigences de taille plus grande de nombreux modèles de moulage en sable. Par exemple, l’impression 3D directe à granulés permet d’utiliser une large gamme de matériaux avec des taux de dépôt jusqu’à 10 fois plus élevés que l’impression 3D à filament. De plus, les coûts des matériaux en granulés sont jusqu'à 10 fois inférieurs à ceux des filaments, ce qui fait de l'extrusion de granulés une alternative rentable aux technologies soustractives.

Bien que les technologies d'impression 3D apportent à elles seules des avantages significatifs au processus de moulage, les applications de moulage au sable présentent plusieurs avantages lorsqu'elles combinent les procédés additifs et soustractifs dans une plate-forme hybride. Par exemple, chacune de ces méthodes clés (extrusion de granulés, extrusion de filaments et outillage soustractif par broche) présente des avantages et des limites lorsqu'elle est considérée isolément. Cependant, lorsqu’ils sont combinés dans une solution de plateforme hybride, tous les avantages peuvent être réalisés sans limites.

Pour illustrer l'efficacité d'une plate-forme hybride pour les applications de moulage en sable, nous pouvons explorer un cas d'utilisation réel. La Proveedora de Servicios y Suministros Industriales (PSSI) souhaitait recourir à la fabrication additive pour réduire le coût de fabrication des équipements de modèles tout en réduisant les délais. Leur objectif était de réduire les délais et les coûts de 50 % tout en conservant la qualité dimensionnelle du motif.

En utilisant une plate-forme hybride, dans ce cas, une imprimante 3D d'extrusion de granulés Titan, PSSI a pu éliminer l'assemblage du bois et l'usinage des équipements typiques de modelage du bois. Contrairement à une machine CNC, l'imprimante 3D Titan ne nécessite pas de main-d'œuvre continue pour faire fonctionner l'équipement, permettant ainsi une fabrication sans éclairage et réduisant le temps de plus de 60 % — de sept semaines à deux semaines et demie — tout en réduisant le coût total. De plus, le matériau sélectionné, le PETG, a non seulement une meilleure durabilité que le bois, mais possède également des propriétés de mise en place équivalentes pour le post-traitement final. Cela donne une solution de forme proche du net plus rapide et moins coûteuse directement à partir de l’imprimante. Alonso Alvarez, PDG de PSSI, a déclaré : « L'impression 3D nous a aidé à accélérer notre processus de fabrication de nos produits grâce à notre confiance dans le fonctionnement de l'imprimante 3D 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, sans nécessiter de soins particuliers pendant l'impression. »