Contre-moule

Réalisation d’un contre-moule en impression 3D pour la fonderie

Certaines réalisations en impression 3D sont assez simples à expliquer : on part d’un fichier, on imprime une pièce et celle-ci est directement utilisée. D’autres projets sont un peu différents. La pièce imprimée n’est pas destinée à être utilisée telle quelle, mais va servir d’outil pour fabriquer autre chose. C’est le cas de ce contre-moule réalisé en impression 3D pour la prise d’empreinte dans du sable chimique en fonderie.

Le projet était particulièrement intéressant parce qu’il fallait faire le lien entre deux techniques assez différentes. D’un côté, la fabrication additive avec une imprimante 3D FDM et, de l’autre, une méthode de fonderie traditionnelle utilisant du sable pour réaliser l’empreinte de la future pièce.

L’objectif était de fabriquer un modèle suffisamment précis et adapté pour permettre au fondeur de réaliser correctement son empreinte. La pièce imprimée n’était donc pas la pièce finale. Elle allait servir de référence pour reproduire sa forme dans le sable.

Partir du modèle de la pièce à fabriquer

Comme pour beaucoup de projets de ce type, la première étape consiste à bien comprendre la géométrie de la pièce finale. En fonderie, une forme qui semble simple sur un écran peut demander quelques précautions supplémentaires lorsqu’elle doit être reproduite dans un moule.

Il faut notamment tenir compte des différentes faces, des changements de direction, des angles et des zones qui doivent pouvoir être correctement démoulées. Le modèle destiné à réaliser l’empreinte doit donc être pensé en fonction de son utilisation et pas uniquement en fonction de l’apparence de la pièce.

C’est là que la modélisation 3D devient particulièrement utile. Le modèle peut être préparé et vérifié avant même de lancer l’impression. Les dimensions sont contrôlées, les différentes parties sont étudiées et les éventuelles difficultés de fabrication peuvent être anticipées.

Dans ce projet, le contre-moule devait surtout permettre d’obtenir une empreinte suffisamment fidèle dans le sable chimique. La qualité du modèle imprimé avait donc son importance, notamment au niveau des surfaces et des détails qui allaient être directement reproduits dans le moule.

Une utilisation différente de l’impression 3D

Ce qui est intéressant dans ce type de réalisation, c’est que l’impression 3D intervient comme une étape intermédiaire.

On ne cherche pas nécessairement à fabriquer une pièce définitive en plastique. Le modèle imprimé devient en quelque sorte un outil de fabrication. Il va être utilisé pour former le sable et transmettre sa géométrie à l’empreinte.

Cette utilisation ouvre beaucoup de possibilités. Pour une pièce qui doit être coulée en petite quantité, fabriquer directement un outillage traditionnel peut représenter un travail important. Lorsque les besoins sont limités, l’impression 3D permet de réaliser rapidement un modèle adapté sans devoir fabriquer un outillage lourd ou faire appel à des procédés plus longs.

C’est particulièrement intéressant lorsqu’il s’agit de fabriquer une pièce unique ou une petite série. Le modèle peut être réalisé à partir d’un fichier 3D existant ou être reconstruit à partir d’une pièce, d’un plan ou de mesures.

L’impression du contre-moule

Une fois le modèle préparé, nous avons procédé à sa fabrication en impression 3D FDM. Comme toujours avec ce type de pièce, les paramètres d’impression doivent être choisis en fonction de l’utilisation finale.

Le contre-moule doit être suffisamment rigide pour pouvoir être manipulé et pour résister aux efforts nécessaires lors de la réalisation de l’empreinte. L’orientation d’impression est également importante, car elle peut avoir une influence sur la qualité des surfaces et sur la résistance de certaines zones.

Il faut également éviter de voir uniquement la pièce comme un objet imprimé. Ce qui compte ici, c’est surtout ce qu’elle va permettre de faire ensuite.

Une attention particulière est donc portée aux surfaces qui vont être en contact avec le sable. Une impression présentant trop de défauts ou des irrégularités importantes pourrait se retrouver reproduite sur l’empreinte et, par conséquent, sur la pièce coulée.

Selon la géométrie recherchée, certaines zones peuvent également nécessiter un nettoyage ou une finition après impression. L’objectif est d’obtenir un modèle suffisamment propre pour que le travail de fonderie puisse se dérouler dans de bonnes conditions.

De l’impression 3D au sable chimique

Une fois le contre-moule terminé, il quitte en quelque sorte notre domaine de fabrication pour entrer dans celui de la fonderie.

Le modèle est utilisé pour réaliser l’empreinte dans le sable chimique. Le sable vient prendre la forme du modèle et constitue ensuite le moule dans lequel le métal pourra être coulé.

C’est une étape que nous trouvons particulièrement intéressante, car elle montre bien que l’impression 3D ne remplace pas forcément les techniques traditionnelles. Elle peut au contraire venir les compléter.

Dans ce cas précis, l’impression 3D permet de fabriquer rapidement et avec précision le modèle nécessaire à une opération de fonderie. Le sable permet ensuite de réaliser le moule et la pièce finale est obtenue par coulée du métal.

On obtient donc une chaîne de fabrication qui associe modélisation numérique, impression 3D et savoir-faire de fonderie.

Un intérêt particulier pour les petites séries

Cette méthode prend tout son intérêt lorsque les quantités à fabriquer restent relativement faibles.

Pour une production importante, d’autres méthodes peuvent évidemment être envisagées. Mais lorsqu’il faut seulement réaliser quelques pièces, investir dans un outillage complexe peut être difficile à justifier. La fabrication additive permet alors de produire le modèle nécessaire uniquement lorsque le besoin se présente.

Le fichier 3D peut également être conservé. Si quelques années plus tard une nouvelle série doit être fabriquée, il est possible de relancer la production du modèle sans repartir de zéro, sous réserve bien entendu que le modèle et les caractéristiques de la pièce soient toujours adaptés.

Cela apporte également une certaine souplesse lorsqu’une modification est nécessaire. Si la pièce évolue, le modèle numérique peut être corrigé puis un nouveau contre-moule peut être imprimé.

Une réalisation à la croisée de deux savoir-faire

Ce projet illustre finalement assez bien ce qui nous intéresse dans l’impression 3D chez OBJET MAKER. La technologie n’est pas intéressante uniquement lorsqu’elle permet de fabriquer directement l’objet que l’on souhaite utiliser.

Elle devient également très utile lorsqu’elle permet de fabriquer l’outil qui servira à fabriquer un autre objet.

Dans le cas de ce contre-moule destiné à la fonderie au sable chimique, l’impression 3D a permis de réaliser rapidement un modèle adapté à une opération de moulage. La pièce imprimée devient ainsi une étape intermédiaire entre le modèle numérique et la pièce métallique finale.

C’est aussi un bon exemple de la complémentarité entre les technologies. L’impression 3D apporte la souplesse et la rapidité de la fabrication additive, tandis que la fonderie conserve tout son intérêt pour obtenir une pièce métallique résistante et fonctionnelle.

Pour nous, ce genre de réalisation montre surtout que les possibilités de l’impression 3D ne s’arrêtent pas à ce qui sort directement de la machine. Un modèle imprimé peut devenir un gabarit, un outillage, un modèle de fonderie ou un contre-moule, et permettre ainsi de mettre en œuvre des procédés de fabrication qui existaient bien avant l’arrivée de l’impression 3D.

C’est cette capacité à s’intégrer dans une chaîne de fabrication existante qui rend la technologie particulièrement intéressante pour les prototypes, les pièces uniques et les petites séries.