Le moulage de précision (moulage à la cire perdue) est un procédé de moulage de haute précision dont le coût dépend de divers facteurs. Les clients sont confrontés à différents choix lors de la fabrication de pièces. Le choix du procédé dépend généralement des capacités de fabrication, de la faisabilité du produit et du coût. Lors de l'évaluation du coût du moulage de précision, les coûts peuvent varier d'un client à l'autre en fonction de leurs besoins de fabrication spécifiques (par exemple, le nombre de pièces requises). Cependant, plusieurs facteurs de coût clés doivent être pris en compte lors du choix d'une technologie de fabrication.

Le texte qui suit analyse les principaux facteurs de coût sous l'angle des matériaux, de la conception, des processus et des équipements, et propose des pistes pour optimiser les coûts :

 

1. Choix des matériaux

Le métal choisi est un facteur déterminant pour le coût de la fonderie de précision. Les matériaux de base et les alliages varient en fonction de leur qualité. Par conséquent, même en utilisant le même métal, un alliage de plus haute pureté sera plus coûteux qu'un alliage de moindre pureté. Les clients doivent généralement acheter plus de métal que ce dont ils ont réellement besoin pour mouler les pièces. Parmi les autres facteurs influant sur les coûts, on peut citer la rareté et la disponibilité. Les métaux difficiles à extraire et à traiter limitent leur offre, ce qui entraîne une augmentation des coûts.

Voici le détail des coûts des matériaux :

 

1.1 Matériaux utilisés pour les modèles en cire

Types et tarifs :

Parmi les matériaux couramment utilisés pour les modèles en cire, on trouve la cire à base de paraffine et d'acide stéarique (peu coûteuse), les matériaux de modélisation en cire à température moyenne (par exemple, la cire de polyéthylène, très précise mais deux à trois fois plus chère) et les matériaux de modélisation en cire à haute température (par exemple, les matériaux de modélisation en cire céramique, utilisés pour les structures complexes, les plus coûteux).

Les matériaux de modelage en cire haute performance importés peuvent coûter entre 1,5 et 2 fois plus cher que les matériaux nationaux.

Taux de perte : la réparation des modèles en cire et le recyclage de la cire entraînent une perte de matière de 5% à 15%, les pertes étant plus importantes pour les pièces moulées de précision complexes.

 

1.2 Matériaux de la coque

Matériaux réfractaires :

Les matériaux de surface (par exemple, le sable de zirconium et le corindon) coûtent 3 à 5 fois plus cher que les matériaux de support (par exemple, le sable de silice). Acier fortement allié les pièces moulées nécessitent des matériaux spéciaux tels que l'oxyde d'yttrium, ce qui augmente considérablement les coûts.

Liants (par exemple, verre soluble, sol de silice) : le sol de silice présente une résistance élevée, mais il est 4 à 6 fois plus cher que le verre soluble et son temps de séchage est long, ce qui nuit à l'efficacité.

Consommation de matériaux : La consommation de matériaux pour les moules à coques multicouches (généralement 5 à 10 couches) augmente avec la taille et la complexité de la pièce moulée. Le coût des matériaux des coques pour les pièces de grande taille peut représenter entre 20 % et 30 % du coût total.

 

1.3 Matériaux métalliques

Types d'alliages :

Acier inoxydable et les alliages résistants aux hautes températures (tels que les alliages à base de nickel) sont 3 à 10 fois plus chers que l'acier au carbone ordinaire, tandis que les métaux précieux (tels que les alliages de titane et les alliages de cobalt-chrome) sont encore plus chers.

Pertes de fusion :

Le rendement de fusion dans le moulage de précision se situe entre 70% et 85% environ, avec des pertes importantes pour les alliages rares.

 

2. Complexité de la conception

La conception des pièces est un facteur déterminant qui influe sur le coût de la fonderie de précision. La conception de pièces simples, sans canaux internes, trous ou autres caractéristiques, contribue à réduire les coûts pour le client. Cependant, lorsque la géométrie des pièces est plus complexe et nécessite des conceptions de noyaux sophistiquées, ces caractéristiques exigent que le système d'alimentation garantisse que le métal en fusion atteigne toutes les zones nécessaires pour obtenir des produits de haute qualité et exempts de défauts. Ces étapes supplémentaires peuvent augmenter les coûts de production.

Les composants complexes et les pièces de grande taille peuvent également nécessiter des noyaux supplémentaires. Ces noyaux supplémentaires permettent de renforcer les parois déjà fragiles (comme les trous oblongs ou les fentes). En raison de ces noyaux supplémentaires et de la complexité de la conception, le processus de séchage peut prendre plus de temps, ce qui ralentit la production. Tous ces facteurs font augmenter les coûts du projet.

3. Processus de fabrication, traitement thermique, finition de surface et exigences en matière d'essais

 

3.1. Conception des moules

Complexité des moisissures :

La production à l'unité ou en petites séries nécessite des modèles en cire sculptés à la main, qui sont peu coûteux mais peu efficaces ; la production en série nécessite des moules métalliques (par exemple, des moules en aluminium ou en acier), dont les coûts de développement varient de plusieurs dizaines de milliers à plusieurs centaines de milliers de yuans, représentant 30 à 50 % du coût initial.

Durée de vie de la moisissure :

Les moules en alliage d'aluminium permettent de produire environ 500 à 1 000 pièces, tandis que les moules en acier peuvent en produire des dizaines de milliers. Les changements fréquents de moules augmentent les coûts partagés.

 

3.2 Complexité des processus

Fabrication de modèles en cire :

Les pièces moulées complexes (par exemple, les aubes d'avion et les roues de turbine) nécessitent des modèles en cire composés de plusieurs modules. L'assemblage manuel prend beaucoup de temps et représente 151 à 251 % des coûts de main-d'œuvre.

Préparation du matériau de la coque :

Les matériaux à base de sol de silice nécessitent plusieurs couches de revêtement et cycles de séchage (chaque couche nécessitant 12 à 24 heures de séchage), un cycle complet prenant entre 5 et 7 jours. Ce processus est très gourmand en énergie (il nécessite par exemple un atelier à température et humidité constantes) et les coûts de main-d'œuvre sont également élevés.

Déparaffinage et cuisson :

Le déparaffinage à la vapeur consomme environ 500 à 800 kJ par kilogramme de cire, tandis que les fours électriques peuvent atteindre une puissance de plusieurs centaines de kilowatts, les coûts énergétiques représentant environ 10 à 15 %.

 

3.3 Post-traitement

Sablage et traitement de surface :

Les procédés de nettoyage à haute pression et de sablage allongent les délais de fabrication ; les pièces de précision nécessitent un polissage chimique ou électrolytique, ce qui entraîne des coûts élevés en matériaux et en équipement.

Frais d'inspection :

Les coûts liés aux essais non destructifs (END), tels que les essais par ressuage, les contrôles par rayons X et l'utilisation de machines à mesurer tridimensionnelles (MMT), représentent généralement entre 51 % et 101 % du coût total, et sont encore plus élevés dans les secteurs à forte demande comme l'aérospatiale.

Chaque fabricant dispose de ses propres procédés de fabrication et technologies pour répondre à ses besoins opérationnels et de service. Ces prix varient en fonction de leurs capacités. Ils peuvent également proposer certaines technologies pour aider leurs clients à mettre en place des solutions rentables.

Les services de prototypage rapide, le traitement thermique, les traitements de surface et les diverses exigences en matière d'essais font tous augmenter le coût des pièces. Ces services optionnels permettent d'améliorer la qualité des pièces et de garantir leur conformité aux exigences de l'application. De nombreux clients optent pour ces services de traitement de surface, car ils savent que le retour sur investissement à long terme justifie pleinement la dépense initiale.

Ningbo Suijin Machinery Technology Co. Ltd. est spécialisée dans la fabrication de diverses pièces moulées et usinées de précision, notamment en acier au carbone, en acier allié et en acier inoxydable, et est en mesure d'assurer l'usinage de matériaux composites selon les plans fournis.