Cette photo montre le montage d'un paquebot de croisière.

Facteur coût-bénéfice – La production d’additifs de moules et de noyaux est-elle rentable?

Coulée rapide, partie 3 Facteur coût-bénéfice – La production d’additifs de moules et de noyaux est-elle rentable?

| Auteur / éditeur: Dr Ulf Schliephake *, Thomas Friedl *, Dr Daniel Günther *, Volker Junior * / Nicole Kareta

Cette série d’articles présente diverses possibilités tout au long du cycle de vie du produit que les solutions additives innovantes offrent à une industrie soucieuse de la tradition. Dans la troisième partie, les variantes de coulée rapide, les coûts et les options dans le secteur des pièces de rechange sont considérés.

Sociétés liées

Cette photo montre le montage d’un paquebot de croisière.

(Paquet source: Brechmann-Guss)

Qu’est-il arrivé avant?

Dans la deuxième partie de cette série d’articles, nous décrivons l’accent mis sur la liberté de conception et la bionique.

Lire la partie 2

Variantes de coulée rapide

Sur la base des expériences antérieures dans les entreprises des auteurs, on peut distinguer grossièrement trois variantes différentes de coulée rapide:

  • Prototypes fonctionnels / pièces moulées en série – produit par le moulage le plus rapide possible des composants sur la base des données 3D fournies par le client sans tenir compte des inclinaisons et des contre-dépouilles du moule avec le moins d’effort d’inspection possible (environ deux semaines de travail), si nécessaire également « à côté de l’usine de moulage « ou à l’aide d’un système d’adaptateur dans une usine de moulage. Ces composants ne conviennent pas à la production en série.
  • Prototypes techniques qui sont fabriqués à l’identique de la série dans le matériau de série dans des conditions de production en série et, si nécessaire, dans l’état d’essai en série (4s), qui peut ensuite être fabriqué de manière conventionnelle sans aucune modification.
  • Cas spécial « impourable » – dans ce cas, certaines sections de géométrie de mise en forme de géométries auparavant non coulables sont produites avec des moules imprimés

Cette photo montre le pliage d'un moule imprimé.
Cette photo montre le pliage d’un moule imprimé.

(Paquet source: Brechmann-Guss)

Le type choisi dépend du projet respectif et de sa possibilité de mise en œuvre dans la production en série. La majorité des projets réalisés dans l’entreprise de l’auteur étaient des prototypes techniques de type. Le premier type mentionné appartient plutôt à la gamme des fournisseurs de services de prototypes purs, ce qui chronomètre déjà le flottement des cœurs pas ou mal stockés en mettant des poids (et leur maintien par un collègue) réalise. Une procédure qui ne peut pas être mise en œuvre sur une ligne de moulage et entraînerait des problèmes correspondants lors de la production en série. Des pièces de rechange en très petites quantités peuvent être produites dans la première variante mentionnée ainsi que dans la deuxième variante mentionnée.

Considérations de coût

Pratiquement « rien n’est impossible » dans la fabrication additive – néanmoins, le facteur coût-bénéfice doit également être approprié. L’impression des moules et noyaux est beaucoup plus élevée par rapport au prix de la coulée brute en production en série, mais dans les cas extrêmes elle permet la livraison de prototypes (ou de très petites séries, ou de pièces détachées) en dix jours ouvrables. En outre, la méthode préférée par les auteurs pour la coulée au sable des métaux (fonte, cuivre, aluminium), c’est-à-dire l’utilisation d’un modèle extérieur conventionnel (ou imprimé) en plastique de modélisme, offre la possibilité de réaliser différentes variantes de conception un lot de production sans perte de temps simplement en faisant varier les géométries du noyau. Un effet qui est souvent utilisé pour le développement de pompes et de turbocompresseurs, parfois également à l’aide d’équipements modèles utilisés depuis de nombreuses années. Cela signifie que des pièces entièrement nouvelles sont produites « à partir de zéro » à partir d’un équipement modèle partiellement existant, si nécessaire même pour une application différente (ou une solution spéciale avec une exigence unique).

Galerie

Couverture du livre blanc: SLM

L’avantage de temps est une circonstance qui est utilisée, par exemple, par la fonderie MAN à Augsbourg (Allemagne), qui produit désormais de nombreuses pièces de rechange (principalement des pièces lourdes moulées à la main, certaines pesant plus de 100 kg et avec des dimensions correspondantes) pour le gros moteurs diesel produits à Augsbourg à partir de moules imprimés, si l’équipement de dessin utilisé lors de la production en série antérieure n’est plus disponible. À première vue, les coûts de 20 000 ou 30 000 euros pour les moules d’un seul composant sont une valeur abstruse. Cependant, si l’on considère que l’heure à laquelle un navire est au port est rapidement calculée à 50 000 euros par jour, ces coûts de moisissure deviennent des «cacahuètes».

Haute qualité: les pièces de rechange fabriquées de manière additive répondent aux exigences exigeantes que les marques haut de gamme comme Daimler Buses placent sur les composants visibles.

Le même effet est utilisé par les fonderies clientes dans le cadre des projets de développement de leurs clients. Le gain de temps dans le développement de produits ou l’exécution sans pénalité d’un projet de développement compense très rapidement les coûts du processus qui, à première vue, semblent élevés. D’autant plus que le retard causé par la procédure conventionnelle est souvent peu évalué – les concepteurs sont de toute façon sur place et les coûts fixes ne jouent pas de rôle dans les évaluations traditionnelles des coûts d’achat.

Cet effet est encore plus clairement généré dans la production de pièces de rechange, comme dans l’exemple de coût des pièces de rechange pour un pont du Danube à Linz, pour lequel exactement 4 boîtiers (d’un type qui n’a pas été fabriqué depuis longtemps) étaient nécessaires.

Options dans le secteur des pièces détachées

Une réflexion intéressante dans le cadre de la remise à neuf des pièces de rechange est également l’utilisation de l’ingénierie inverse pour l’optimisation du produit des pièces de rechange: dans le pire des cas, ni les anciens dessins ni les modèles d’équipement ne sont disponibles. Le dernier composant disponible à remplacer maintenant peut montrer la cause de la panne, mais certainement des traces d’usure ou similaire. Qu’est-ce qui empêche le client final d’utiliser des outils de développement modernes tels que les analyses de charge via FEM sur la base des données créées avec la rétro-ingénierie et d’adapter les données des pièces de rechange en conséquence? «La combinaison de procédés de fabrication additive et de méthodes d’ingénierie modernes permet un changement contrôlé et rapide de géométrie et de fonctionnalité et permet un changement de paradigme: la pièce de rechange offre la chance d’être meilleure que l’original et est le point de départ d’un développement de produit évolutif « 1.

Achat de pièces de rechange avec optimisation des composants - ingénierie inverse pour le développement évolutif des produits.
Achat de pièces de rechange avec optimisation des composants – ingénierie inverse pour le développement évolutif des produits.

(Paquet source: Phoenix)

Il peut même être nécessaire de repenser certaines stratégies en matière de pièces de rechange: aujourd’hui, pour remplir les obligations de pièces de rechange à long terme (10 ans et plus), les modèles d’équipement sont stockés pour peut-être fournir quelque chose à une date ultérieure, ou -produit afin de vendre peut-être quelques pièces plus tard. Le calcul correspondant (s’il est disponible du tout) ne fonctionne souvent pas, car malgré l’effet de levier élevé dans le calcul du prix des pièces détachées vendues, les coûts de disponibilité d’une éventuelle livraison de pièces détachées ne sont pas calculés / sont difficilement calculables. Dans le sens d’un entrepôt de pièces de rechange et d’une stratégie de production holistique avec numérisation du portefeuille de pièces de rechange dans le but d’une production basée sur les données (pour les pièces moulées avec moules et noyaux imprimés), des pièces de rechange pourraient être mises à disposition en cas de besoin. La fabrication additive indirecte devient la clé de la production de pièces de rechange de pièces moulées – elle représente un nouveau modèle commercial.

Pièces de rechange dans la zone de conflit entre coût, temps et qualité.
Pièces de rechange dans la zone de conflit entre coût, temps et qualité.

(Source: Brechmann-Guss; Phoenix)

Résumé

Un obstacle majeur à l’utilisation de prototypes moulés dans le processus de développement de produits de pièces moulées est la production longue et chronophage des outils de façonnage pour la géométrie extérieure et le noyau requis pour les pièces moulées. Avec la fabrication additive indirecte (des moules et des noyaux), un temps de production de deux semaines et plus peut être réalisé. Ceci s’accompagne de l’abandon des prototypes provisoires (usinés à partir du solide), de sorte qu’idéalement les prototypes sont produits en série.

Franken Guss insuffle une nouvelle vie aux voitures classiques en utilisant la dernière technologie de moulage.

Le temps nécessaire au processus de développement du produit est considérablement réduit. Dans le même temps, une approche par étapes offre une liberté de décision concernant le moment du passage de l’impression 3D aux noyaux et moules fabriqués de manière conventionnelle, ou permet la production peu coûteuse (et rapide) de variantes en petits lots. Dans le même temps, la capacité de produire rapidement de petits lots est une exigence fondamentale dans le secteur des pièces détachées (Spare Parts on Demand).

Au final, Rapid Casting sous ses différentes formes représente une alternative supplémentaire en termes de technologie de production. Tout comme l’impression 3D directe de poudres métalliques ne remplacera pas les méthodes de fabrication conventionnelles2, la majorité de toutes les pièces moulées continueront d’être produites à l’aide d’outils de fabrication conventionnelle3.

Avec sa nouvelle imprimante 3D sable, Blöcher peut produire des moules de coulée prêts à l'emploi et géométriquement complexes en un temps record.

Le processus offre également le potentiel de «lancer l’incroyable de toute façon». Cela signifie qu’il déplace les limites d’application du processus de fabrication, mais nécessite également des approches complètement nouvelles dans le développement de produits, car il offre une liberté de conception illimitée. La simple reproduction d’un composant fabriqué de manière conventionnelle appartient au passé pour quiconque utilise l’impression 3D. Les composants peuvent être repensés.

Les références

1Junior, Volker; Numérisation 3D et fabrication additive, nouveau potentiel de création de valeur dans l’assurance qualité, l’optimisation des produits et des processus; Vortrag tct en direct; Birmingham, le 25 septembre 2012

2Die Revolution fällt (vorerst) aus, PRODUKTION, Magazin, 04/2016, S.38-39

3Stahl, R .: Comment les fonderies classiques restent compétitives face à l’impression 3D, ETMM, https://files.vogel.de/vogelonline/pdfarticles/744/9/744988.pdf, 27.08.2018

* Dr. Ulf Schliephake est technico-commercial chez Brechmann-Guss, tél .: +49 5207 / 8904-778, Email: u.schliephake@brechmann-guss.de

* Thomas Friedl est Head of Consulting and Sales chez Pinter Guss, tel.:+49 991/320 18-29, Email: thomas.friedl@pinterguss.de

* Le Dr Daniel Günther est chef du département des matériaux de moulage et de la formation de moules à l’Institut Fraunhofer pour la technologie de la coulée, des composites et de la transformation IGCV, tél .: +49 89 350946 120, Email: daniel.guenther@igcv.fraunhofer.de

* Volker Junior est Managing Director chez phoenix, tél .: +49 89 9/2729 82, Email: VJunior@phoenix-innovation.de

(ID: 46861863)

Articles similaires

Commencez à saisir votre recherche ci-dessus et pressez Entrée pour rechercher. ESC pour annuler.

Retour en haut