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RÉSUMÉ
Comme tout domaine de l’industrie actuelle, l’outillage ne cesse d’évoluer, et celui en rapport avec la fonderie n’est pas exclu. Les outilleurs, qui se doivent de posséder de nombreuses compétences techniques, en savent quelque chose, ils sont tenus d’allier technologie et prix de revient. Cet article traite de la fabrication des outillages de fonderie jusqu’à leur finalité. Toutes les étapes de la fabrication sont parcourues, de la programmation numérique de l’usinage, à sa réalisation, jusqu’à l’ajustage et le montage de l’outil. Pour terminer, les perspectives de développement et d’avenir de cette filière sont évoquées, avec notamment la place récente du prototypage rapide dans le sable ou l’obtention d’outillages à partir de carbone pulvérulent.
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Sylvain PERRET : Ingénieur Arts et Métiers - Ex-responsable CFAO Outillage PSA Mulhouse - Ex-responsable Co-conception carters et culasses PSA La Garenne
INTRODUCTION
Ce dossier complète celui sur la conception des outillages de fonderie [M 3 585] en abordant la partie fabrication jusqu'à leur finalité, à travers le survol des méthodes de fabrication, des matériaux utilisés et des perspectives d'avenir de cette filière.
Ici, nous soulignerons l'importance du rôle de l'« outilleur » dont les principales connaissances, en plus de celles propres aux outils qu'il conçoit et fabrique sont la Conception fabrication assistée par ordinateur (CFAO), l'usinage, la métallurgie et l'ajustage.
Important : les diverses techniques de fonderie utilisées étant très précisément décrites dans d'autres dossiers des Techniques de l'Ingénieur, nous encourageons le lecteur à se reporter aux références suivantes : [M 3 500], [M 3 510], [M 3 512] et [M 3 540].
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3. Avenir de l'outillage
La partie numérique de la réalisation des outillages prend une place de plus en plus importante dans leur processus de réalisation (figure 22).
Déjà, les filières de CFAO sont complètes : depuis la réalisation en 3D de la pièce finie, jusqu'à l'obtention du programme d'usinage sur la CN, tout est virtuel aujourd'hui.
Les progrès dans le prototypage rapide vont permettre une nouvelle évolution pour les outillages, au moins en ce qui concerne les prototypes dans un premier temps. En effet, des fabricants ont mis au point des machines qui permettent de réaliser, en prototypage rapide, des éléments de moule directement depuis un fichier CAO. Il suffit de numériser l'élément de moule que l'on désire (noyau ou empreinte, ou alors pièce finie).
La machine dépose alors une strate de sable de 280 μm d'épaisseur (épaisseur de 2 grains de sable) puis un durcisseur sur la partie de cette strate qui constituera le moule. Ainsi, couche après couche, le moule prendra forme, peu à peu, jusqu'à constituer un outillage complet. C'est une impression en 3D dans le sable.
Il reste ensuite à aspirer le sable qui n'a pas été solidifié (dépoudrage) et on obtient un modèle prêt à être utilisé en fonderie traditionnelle.
Pas de contrainte de dépouille, car le procédé ne nécessite aucun démoulage, pas de découpage en différents éléments, pas de remmoulage des noyaux entre eux, cela permet une grande liberté dans la conception des pièces et, surtout, une rapidité exemplaire : un moule de taille 1 500 × 750 × 750 mm peut être obtenu en moins de 48 h par ce procédé.
Attention, toutefois, à ne pas emprisonner de sable dans une cavité non débouchante ! (et donc non coulable...) et à ne pas créer de zones fragiles, parfois difficilement décelables à l'écran.
Le coût d'un tel procédé reste encore élevé, au vu d'une solution industrielle, mais la démocratisation de ce genre de machine et, surtout, les gains en productivité attendus (aujourd'hui, une machine est capable de traiter jusqu'à 15 L de sable à l'heure, alors qu'il en faudrait 10 fois plus pour concurrencer les procédés actuels de fonderie) permettent d'imaginer que, dans quelques temps, on se passera de l'outillage métallique de mise en forme du sable pour accéder directement à l'impression...
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