À l'aide de simulations, des recommandations de matériaux, des analyses de faisabilité et des optimisations de pièces peuvent être élaborées.

Développement de composants et de processus numériques dans le moulage d’investissement

Casting d’investissement Développement de composants et de processus numériques dans le moulage d’investissement

| Auteur / Editeur: Andrej Wetzel / Nicole Kareta

Grâce à l’utilisation ciblée de logiciels de simulation dans le processus de développement de produits, un potentiel important d’amélioration et d’économies peut être réalisé, même avant la fabrication du composant. De cette manière, le composant réel est optimisé à l’avance en termes de capacité de processus et de structure de coût.

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À l’aide de simulations, des recommandations de matériaux, des analyses de faisabilité et des optimisations de pièces peuvent être élaborées.

Le moulage de précision est l’un des procédés de fabrication les plus anciens au monde – et pour cause. Une variété de matériaux presque illimitée et une liberté de conception sont les principaux avantages de ce processus. Le moulage de précision est le bon choix, en particulier lorsque la géométrie ou le matériau du composant est soumis à des exigences élevées. Avec l’aide d’un «jumeau numérique», il est possible d’optimiser une pièce moulée de précision et de réduire considérablement le poids de ses composants avant même sa fabrication. En utilisant des méthodes de simulation modernes telles que celles proposées par Altair, il est possible de simuler les étapes essentielles du processus de production et ainsi de détecter et d’éliminer d’éventuels points faibles à un stade précoce.

Processus de conception de jumeaux numériques: vue d'ensemble des simulations.
Processus de conception de jumeaux numériques: vue d’ensemble des simulations.

(Source: Feinguss Blank GmbH)

Les simulations suivantes font partie de l’optimisation des composants:

  • Simulation matérielle: Quel est le bon matériau et le bon traitement thermique pour l’application respective?
  • Optimisation de la topologie: La géométrie peut-elle être ajustée en fonction de la charge et du processus de coulée?
  • Simulation de coulée et de solidification: Le composant est-il facile et économique à couler?
  • Calcul FEM: Le composant résistera-t-il à la charge ultérieure?
Solution idéale pour la production de composants moulés en métal, le CI ProJet MJP 2500 est bien adapté pour couvrir les besoins de production, de la phase de conception itérative initiale à la fabrication de ponts et à la production à faible volume.

À l’aide de ces simulations, des recommandations de matériaux, des analyses de faisabilité et des optimisations de pièces peuvent être élaborées pour le client. Sur la base des connaissances acquises grâce aux Digital Twins, les défis suivants peuvent être efficacement réalisés dans le processus de casting d’investissement:

  • un processus sûr et économique en identifiant et en exploitant les économies potentielles
  • géométries complexes et matériaux difficiles à traiter
  • réduction des coûts d’usinage grâce à une précision de coulée maximale combinée à une construction légère intelligente
  • réduction et minimisation des temps de développement
  • optimisation du poids et réduction de l’utilisation des matériaux
  • réduction des coûts de développement et de démarrage des séries
Couverture du livre blanc: Messer

La coopération ouverte entre le client et le fournisseur du système est ici indispensable. Le fournisseur est un expert de son process et le client a la connaissance de son composant. Ce n’est que lorsque les deux parties se rencontrent que tous les avantages du développement de composants et de processus numériques peuvent être réalisés. Le fournisseur a besoin d’informations du client sur le serrage, les charges et les forces agissant sur le composant ainsi que les conditions environnementales telles que les températures. Sur cette base, le composant peut être optimisé et en même temps adapté au processus de fabrication. Ceci est actuellement encore un défi dans la pratique. Souvent, les composants sont optimisés sans une connaissance suffisante du processus de fabrication. Le mieux est donc de laisser le fournisseur, fort de ses nombreuses années de connaissance des processus, réaliser l’optimisation des composants afin d’obtenir une valeur ajoutée maximale.

Le modèle réel d'un système d'unités de positionnement est complété par des jumeaux numériques.

Dans le cadre des Digital Twins, différentes variantes peuvent être testées numériquement et la meilleure possible sélectionnée. Le concept repose sur diverses méthodes de fabrication additive. Une fois la conception fixée, les échantillons et les prototypes de première main peuvent être produits rapidement à l’aide de l’impression 3D. Une production d’outils coûteuse n’est pas nécessaire. Cette combinaison de préparation numérique et de faisabilité rapide des premiers composants fait la différence. Cela économise du temps et des coûts de développement et réduit considérablement le temps de mise sur le marché.

Cette image montre l'évolution du porte-roue de la forme d'origine à la géométrie optimisée pour la coulée.
Cette image montre l’évolution du porte-roue de la forme d’origine à la géométrie optimisée pour la coulée.

(Source: Feinguss Blank GmbH)

Le porte-roue issu du projet de développement dans le cadre d’une coopération de fabrication était auparavant produit par Feinguss Blank sous une forme entièrement usinée. À l’aide de simulations correspondantes, la nouvelle géométrie a été développée sur la base des charges ultérieures sur la pièce et optimisée dans les étapes ultérieures du processus de coulée. Cela a permis un gain de poids de 35% par rapport au moule d’origine.

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