AM offre de nombreux avantages par rapport à la coulée. Cependant, même le processus de fabrication additive le plus rapide ne peut pas (encore) suivre les vitesses de processus de moulage sous pression. Ainsi, AM représente une extension intéressante plutôt qu

AM in Die Casting – Compétition ou supplément utile?

Combinaison de processus AM in Die Casting – Compétition ou supplément utile?

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Auteur/
Éditeur:
Tina Johnscher, Eva Schenk
/ Nicole Kareta

À l’heure actuelle, la fabrication additive est principalement utilisée pour la production de prototypes, la production en petites séries et les géométries complexes. Cependant, l’utilisation de cette technologie innovante peut également avoir un sens pour les fonderies de moulage sous pression qui produisent de grandes quantités en peu de temps.

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AM offre de nombreux avantages par rapport à la coulée. Cependant, même le processus de fabrication additive le plus rapide ne peut pas (encore) suivre les vitesses de processus de moulage sous pression. Ainsi, AM représente une extension intéressante plutôt qu’un concurrent pour les fonderies.

Le moulage sous pression est une méthode qui est utilisée pour produire des composants complexes et à paroi mince principalement, en utilisant des métaux légers à bas point de fusion tels que l’aluminium, le magnésium, le cuivre ou le zinc et leurs alliages. La complexité de la forme est obtenue par la haute pression appliquée lors de l’injection du matériau dans l’outil (moule de coulée sous pression) et le débit élevé résultant.

Des outils refroidissables et chauffants peuvent être utilisés pour obtenir une précision dimensionnelle et une qualité de surface élevées ainsi que de bonnes propriétés mécaniques et physiques grâce à des microstructures relativement homogènes. Un facteur important est le refroidissement contrôlé des pièces moulées sous pression dans le moule et le positionnement de la carotte. Des défauts de coulée typiques tels que des inclusions de gaz, des trous de soufflage et des fissures chaudes peuvent se produire dans les composants produits par moulage sous pression. Les pièces moulées sous pression sont principalement utilisées pour la conception légère métallique, par exemple dans l’industrie automobile.

Casting uniquement rentable en grandes quantités

Cependant, les moules de coulée sous pression sont très chers et le processus de production prend du temps. Cela est principalement dû au fait que, après la conception et la simulation sur ordinateur, les moules doivent souvent être fabriqués à partir du bloc de matière solide en utilisant des procédés d’usinage tels que le fraisage afin d’obtenir la qualité de surface élevée requise. Dans la plupart des cas, des canaux de refroidissement et des trous pour la suspension et la mécanique doivent être ajoutés ultérieurement. Les outils de moulage sous pression étant très coûteux, leur utilisation ne vaut économiquement que pour une quantité d’environ 30 000 pièces.

La fabrication additive est actuellement principalement utilisée pour produire des pièces individuelles et de petites séries. Cependant, il existe maintenant de nombreux processus qui sont inclus dans la définition de la fabrication additive. Pour produire des pièces métalliques, des procédés à base de lit de poudre tels que la fusion par faisceau laser, la fusion par faisceau d’électrons ou le jet de liant sont largement utilisés. Les méthodes avec des taux de construction plus élevés comprennent la fabrication additive à l’arc (WAAM) ou le soudage par dépôt au laser. Les procédés qui sont généralement utilisés pour produire des composants polymères sont également adaptés par l’ajout de poudres métalliques pour la fabrication de composants métalliques (par exemple, le processus BMD de Desktop Metal ou le processus ADAM de Mark3D). Les pièces sont ensuite compactées comme des pièces métalliques frittées. En principe, les métaux légers utilisés dans la coulée sous pression peuvent également être traités par des procédés additifs. Des procédés au laser avec du vert au lieu des lasers rouges habituels ont été développés pour les alliages de cuivre et surtout le cuivre pur peut également être traité par fusion par faisceau d’électrons.

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Le moulage sous pression à haute pression subit des changements technologiques rapides.

AM offre plusieurs avantages

En fonction des propriétés des composants souhaitées et des conditions générales (coût, complexité, effort de post-traitement, vitesse du processus, taille des composants, etc.), différents processus doivent être utilisés. La fabrication additive offre les avantages suivants par rapport aux procédés conventionnels tels que le moulage sous pression:

  • Presque toute complexité sans frais supplémentaires
  • Petites tailles de lots sans frais supplémentaires
  • Adaptation / modification simple et rapide du composant
  • Production flexible à la demande

Cependant, même le processus de fabrication additive le plus rapide ne peut pas (encore) suivre les taux de processus de moulage sous pression. Un nombre particulièrement important de composants complexes qui peuvent être produits en coulée sous pression ne peuvent pas être produits économiquement avec la fabrication additive.

Les inserts de ce moule de coulée sous pression, qui sont fabriqués avec le processus SLM, contiennent des canaux internes qui permettent un contrôle de la température près des contours.
Les inserts de ce moule de coulée sous pression, qui sont fabriqués avec le processus SLM, contiennent des canaux internes qui permettent un contrôle de la température près des contours.

(Source: Oskar Frech GmbH & Co. KG)

Néanmoins, la fabrication additive est intéressante pour les fonderies de moulage sous pression. La production d’outils spécialisés étant extrêmement coûteuse, le potentiel de la fabrication additive peut être pleinement exploité. Le haut degré de liberté de conception offert par les processus additifs permet l’intégration de trous et de supports pendant le processus de construction. De plus, l’impression 3D permet de cartographier des formes complexes et de meilleures fonctions. Des canaux de refroidissement internes, complexes et proches de la surface – qui n’étaient pas possibles auparavant – peuvent maintenant être réalisés. Les outils usés peuvent également être réparés par des procédés tels que WAAM ou le soudage par dépôt au laser, ce qui élimine le besoin d’une re-production coûteuse. Il est particulièrement utile de fabriquer des plaquettes d’outils par fabrication additive, car cela réduit considérablement le temps de construction par rapport aux outils complets, mais permet toujours d’exploiter les avantages de la haute complexité et des canaux de refroidissement internes.

Couverture du livre blanc: SLM

La fabrication additive avec du plastique peut également être une option intéressante pour les fonderies de moulage sous pression. Ces procédés sont souvent moins chers que ceux des métaux et, surtout, permettent de réaliser rapidement et facilement des prototypes et des modèles. Cela réduit le temps de développement de nouveaux outils et produits.

Nouveaux clients et marchés

Enfin, la production directe de petites séries et de pièces individuelles, qui n’est pas rentable pour les fonderies de moulage sous pression en raison de la production coûteuse d’outils, est une possibilité de gagner de nouveaux clients et marchés grâce à des processus additifs. Le savoir-faire existant sur le traitement et les propriétés des métaux légers ainsi que la corrélation entre la microstructure et les propriétés mécaniques et physiques peuvent être adaptés à la fabrication additive. Cela permet aux entreprises de développer de nouvelles expertises et d’élargir leur portefeuille.

Cependant, il convient de considérer que, compte tenu de l’état actuel de développement des machines, de nombreux savoir-faire spécifiques aux processus doivent également être développés et appliqués. Afin de contrôler les processus, de nombreux paramètres doivent généralement être définis et leur effet sur le composant doit être connu afin de prédire les propriétés du composant. Surtout si des pièces individuelles doivent être fabriquées, un contrôle non destructif des composants est nécessaire pour éviter la production coûteuse d’échantillons.

Le Centre de coordination de la fabrication additive

Le Centre de coordination de la fabrication additive, qui est affilié à Bayern Innovativ GmbH, agit comme un centre qui relie tous les acteurs clés et les nouveaux arrivants à l’impression 3D et relie les activités liées à ce sujet d’avenir. Le bureau de coordination souhaite faciliter le démarrage de la fabrication additive, notamment pour les petites et moyennes entreprises.

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