L’inspection avec Artec Leo réduit considérablement les erreurs coûteuses de moulage à mousse perdue

Moulage en mousse d’un grand composant automobile (moule de porte de voiture).

À mesure que la fabrication numérique poursuit son évolution, il devient de plus en plus facile de fabriquer des produits sur mesure avec des conceptions uniques. Cependant, la réalité chez la plupart des grandes industries est la suivante : la viabilité économique nécessite une production en série, qui repose elle-même sur une fabrication évolutive.

Cela peut impliquer l’usinage, l’emboutissage, le formage, l’assemblage de produits ou la fabrication textile. Même s’il s’agit de l’une des techniques les plus anciennes, le moulage demeure également très populaire. Les moules peuvent être fabriqués de différentes manières de nos jours, mais le processus de moulage est souvent très similaire. Le matériau est versé dans une structure creuse de la forme du produit final. Une fois solidifié, le moule est ouvert et la pièce formée est retirée. Si nécessaire, elle est ensuite traitée pour être utilisée.

En règle générale, les méthodes de fabrication des moules diffèrent de deux façons : le matériau à mouler et le matériau sacrificiel qui sert de support, qu’il s’agisse de cire, de plastique, de métal ou de mousse. Cette dernière est déjà largement utilisée sur des marchés importants tels que la Chine, l’Inde, l’Italie, l’Allemagne et les États-Unis, en raison de son faible coût, de sa surface lisse et de sa facilité d’adaptation. Elle s’intègre également dans un workflow plus large et facile à gérer.

Un atelier contenant d’innombrables moules industriels.

Dans le moulage à mousse perdue, un modèle en mousse est découpé ou assemblé pour obtenir la forme du produit. Il est ensuite recouvert d’une couche de céramique qui le protège du métal chaud, puis plongé dans du sable en silice pour être renforcé. Enfin, un alliage en fusion est versé dans le modèle et vaporise la mousse au fur et à mesure. L’enveloppe céramique restante et le sable donnent alors forme au matériau dans la cavité qui en résulte et constituent le moule du produit.

Mais le moulage à la mousse présente des défis qui peuvent le rendre difficile à mettre en œuvre efficacement. Par exemple, les moules à angles négatifs posent des problèmes d’extraction des pièces en un seul morceau. De plus, dans le cadre de ce processus, les moules en mousse sont souvent envoyés à des tiers et fabriqués à base de métal. Alors, comment être sûr à 100 % que les pièces moulées reçues sont conformes aux tolérances souhaitées ?

C’est là qu’un client indien d’Artec 3D change la donne. Grâce au scan 3D d’Artec Leo, le fabricant inspecte les pièces moulées et les moules finaux avant et après expédition. Il s’assure ainsi que les modèles en mousse quittent l’usine conformément à la conception et, plus important encore, que les moules métalliques répondent aux normes requises. À ce stade, la rectification des erreurs peut coûter plusieurs centaines de milliers de dollars, voire davantage pour les pièces défectueuses de grande taille qui doivent être entièrement refondues.

Comment Leo modernise le moulage à mousse perdue

Le dernier client d’Artec dans le domaine de la fabrication de moules travaille principalement à grande échelle, ce qui rend le moulage à la mousse idéal. En effet, le travail avec le type d’acier résistant nécessaire à la fabrication de pièces moulées est extrêmement coûteux et exige beaucoup de précautions, sans compter que le gaspillage de matière a un impact sur les marges. En revanche, la mousse est bon marché et facile à adapter. Dans le cadre d’un projet récent, il l’a démontré avec brio.

Une usine avec des découpes de mousse, ou une partie du processus de fabrication de moulage à la mousse.

Chargée de créer un moule de presse complexe et de grande taille pour un châssis, l’entreprise a choisi d’usiner par CNC une conception CAO dans de la mousse, puis de l’envoyer à un sous-traitant pour la fabrication. Dans le processus d’assemblage des véhicules, le moule obtenu est conçu pour être pressé hydrauliquement contre un matériau afin de fabriquer des milliers de portes de voiture, d’une manière qui dépend fortement de la résistance et de la précision des pièces.

Par le passé, l’utilisateur d’Artec aurait vérifié la précision du modèle en mousse à l’aide d’Artec Eva, le scanner 3D filaire éprouvé et précis à 0,1 mm près. Mais estimant que l’inspection pouvait être encore plus rapide, il s’est tourné vers le partenaire certifié Gold Altem Technologies, qui lui a proposé l’Artec Leo, un appareil ultra-rapide et entièrement sans fil qui a révolutionné son workflow.

Leo offre non seulement la même précision qu’Eva, mais aussi un champ de vision plus large. Ainsi, le suivi est amélioré, tandis que sa vitesse de capture plus rapide permet de réaliser des scans 3D complets de grandes constructions en quelques heures. Ces mesures 3D permettent finalement à l’entreprise d’identifier les erreurs au stade de la création des modèles en mousse et d’apporter des corrections avant même que les pièces ne quittent l’usine, sans pratiquement aucun coût supplémentaire.

Une machine CNC utilisée pour apporter les dernières finitions à un moule.

Il convient également de noter que les tolérances de fabrication des moules deviennent plus strictes à mesure que le workflow se déroule. Les conceptions initiales qui n’ont pas encore été ajustées par usinage ont tendance à présenter des surfaces qui ne sont pas parfaitement lisses ou alignées. Par conséquent, celles-ci ne doivent être précises qu’à quelques millimètres près, ce qui rend Leo plus que suffisant pour les besoins des utilisateurs, tant pour l’inspection des modèles en mousse que pour celle des moulages reçus, afin de vérifier qu’ils sont conformes aux spécifications.

Une analyse en profondeur pour des moulages conformes

La capture rapide et intuitive des données est une chose. Mais le fabricant doit encore transformer les données du nuage de points en un maillage pour pouvoir les analyser. C’est là qu’intervient Artec Studio. Le dernier logiciel d’Artec comprend toutes les fonctionnalités essentielles pour la rétro-ingénierie et l’inspection, et permet ainsi aux utilisateurs de capturer et de traiter les données, puis d’utiliser le modèle obtenu pour mesurer, analyser et détecter les écarts.

Pour ce cas d’utilisation, l’équipe de l’entreprise a choisi d’exporter ses données vers ZEISS Inspect Optical 3D, un logiciel d’inspection encore plus avancé doté d’outils d’analyse approfondie. Le partage des données depuis Artec Studio est transparent et donne accès à des fonctionnalités telles que les scripts Python et les outils GD&T, ainsi qu’à un logiciel basé sur des principes paramétriques qui mémorise chaque étape de votre workflow.

Grâce à ces fonctionnalités, les ingénieurs mesurent le retrait (un problème courant dans le domaine du moulage de mousse), les écarts et d’autres problèmes de fabrication. Auparavant, ils contrôlaient manuellement les moules à l’aide d’un micromètre. Le passage au scan 3D a rationalisé, accéléré et amélioré la précision de ces contrôles, tout en donnant accès à une boîte à outils d’inspection numérique de pointe.

Des ingénieurs utilisent un micromètre industriel analogique.

Au moment de réceptionner le moule final, ce niveau de contrôle qualité est extrêmement utile au fabricant. Une fois que les ingénieurs disposent de preuves de l’état des modèles en mousse à leur sortie d’usine, ils peuvent les présenter en cas d’erreur de production de la part des sous-traitants et demander leur remboursement.

Quelles sont les prochaines étapes de l’inspection numérique des moulages ?

Déjà fière propriétaire de deux Artec Eva et Leo, l’entreprise envisage désormais de mettre à niveau davantage d’équipements afin de poursuivre son optimisation et de répondre à la demande croissante. Elle pourrait ainsi investir dans d’autres Leo ou adopter l’Artec Point, le premier scanner laser d’Artec certifié ISO pour le type d’applications de métrologie industrielle auxquelles elle est constamment confrontée.

La plupart du temps, ce fabricant ajoute les dernières finitions aux pièces grâce à un usinage, que ce soit pour des moules automobiles ou de tout autre type d’objet métallique de grande taille. Ses machines CNC fonctionnant avec une précision pouvant atteindre 20 microns, le Point de qualité métrologique serait idéal pour l’inspection finale.

Un énorme moule automobile industriel fini.

Si l’on prend un peu de recul, le workflow du fabricant est également impressionnant, mais pas unique. Le scan 3D d’Artec est régulièrement utilisé pour l’inspection des pièces moulées dans de nombreux secteurs et marchés. Aux États-Unis, la fonderie Willman Industries utilise l’Artec Eva poru l'analyse scan-CAO.

Ausco Products ait quelque chose de similaire avec Artec Leo, Space Spider et Geomagic Design X. Les pièces moulées de freins provenant de sources externes sont analysées et contrôlées selon des normes de précision, de tolérance et de performance. Dans l’ensemble, ces cas d’utilisation montrent comment les solutions Artec 3D permettent aux ingénieurs de s’adapter aux besoins des clients, même dans des applications industrielles apparemment très diverses.