Les modèles de moulage en sable sont fabriqués en bois, en plastique (panneau de polyuréthane ou époxy et uréthane coulables), en métal (aluminium ou fonte), et, plus récemment, en polymère imprimé en 3D. Le choix du modèle dépend principalement du nombre de pièces coulées que vous achetez par an et du procédé de moulage utilisé par votre fonderie.
La mousse de polystyrène est usinée en modèles pour des pièces coulées uniques et à très faible volume. La cire, le plâtre et le caoutchouc silicone figurent aussi dans les listes de matériaux de modèles, mais ce sont des choix moins courants ; la cire sert principalement au moulage à la cire perdue avec ses modèles en cire.
Modèles en bois
Le bois est le bon matériau de modèle lorsque vous achetez environ 50 pièces coulées par an ou moins et que la fonderie moule en sable vert ou en sable à prise chimique (sans cuisson). C'est le modèle le moins cher à fabriquer, et une modification technique y est facile à apporter.
L'inconvénient est le mouvement dimensionnel : le bois absorbe l'humidité lorsque l'humidité ambiante change et gonfle hors dimension, et après un long stockage il sèche, se fend et se fissure.
Meilleur bois pour les modèles de moulage en sable
Pour la plupart des modèles de moulage en sable, le meilleur bois est le pin blanc ou le pin à sucre : tendre, à grain droit et facile à sculpter, ce qui rend le modèle peu coûteux à fabriquer, bien qu'il se bossele et s'use le plus vite. L'acajou est le meilleur choix lorsqu'un modèle en bois doit conserver ses dimensions au fil des séries répétées, car il est plus stable et plus résistant à l'usure. Des bois plus durs comme l'érable, le cerisier ou le bouleau servent pour les petites pièces mobiles et les fines saillies qui subissent le plus l'abrasion du sable.
Modèles en plastique et en polyuréthane
Les modèles en plastique sont le bon choix pour les volumes faibles à moyens, jusqu'à environ 5 000 pièces coulées par an, lorsque vous voulez un modèle aussi facile à usiner que le bois sans son mouvement dû à l'humidité. La forme habituelle est le panneau de polyuréthane, usiné et collé comme le bois.
Les époxy et uréthanes coulables sont coulés en forme pour les modèles et, surtout, pour les boîtes à noyaux, et une boîte à noyaux en uréthane usée peut être refondue en un week-end.
Motifs Métalliques
Un modèle doit être en métal une fois que le volume annuel dépasse environ 5 000 pièces coulées, ou lorsque le procédé de moulage de la fonderie est trop agressif pour les matériaux plus tendres. Le métal est le modèle le plus coûteux à fabriquer et à réviser, et il offre la meilleure stabilité dimensionnelle et la plus longue durée de vie.
Un modèle métallique est souvent coulé à partir d'un maître en bois, qui doit porter un double retrait de coulée: un pour le modèle métallique lors de son refroidissement, et un pour la pièce coulée que le modèle produira.
Modèles en aluminium
L'aluminium est principalement utilisé pour plaque-modèle et la partie supérieure et la partie inférieure du moule les modèles sur les lignes de moulage automatisées.
Modèles en fonte et en acier
La fonte est utilisée à la place de l'aluminium lorsque la pression ou la chaleur de moulage est trop élevée pour l'aluminium : moulage à haute pression comme les lignes sans châssis à plan de joint vertical, et moulage en carapace et les procédés de noyaux qui durcissent la résine par la chaleur. Le fer est le métal standard pour les modèles ferreux ; les modèles entièrement en acier sont rares.
Modèles imprimés en 3D
Un modèle imprimé en 3D a du sens lorsque vous avez besoin du modèle rapidement, lorsque la conception change encore, ou lorsqu'un ancien modèle doit être remplacé :
- Le délai est court: un modèle s'imprime en heures ou en jours, ce qui convient aux prototypes et aux petites séries.
- La conception change encore: une révision signifie modifier le fichier CAO et imprimer à nouveau, plus vite et moins cher que de retravailler un modèle en bois ou en métal.
- L'ancien modèle est usé ou perdu: l'équipement de modèle usé peut être rétro-conçu et réimprimé.
Dans les une application documentée en sable vert à haute pression, un modèle imprimé dans un polymère plus résistant a tenu jusqu'à 30 000 cycles avec presque aucune usure mesurable.
Imprimer le moule en sable lui-même élimine complètement le modèle, mais chaque moule est imprimé, ce qui devient non économique au-delà de quelques dizaines de pièces coulées.
Comment choisir un matériau de modèle
Choisissez le matériau de modèle d'abord selon le volume annuel, puis vérifiez-le par rapport au procédé de moulage utilisé par votre fonderie ; les modifications de conception et la taille des pièces coulées peuvent influencer le choix. Les boîtes à noyaux suivent les mêmes règles, du bois et du plastique jusqu'au métal pour la production élevée.
Volume de Production
Le volume annuel détermine le matériau de départ, passant du bois aux volumes les plus faibles au plastique puis au métal à mesure que le volume augmente :
- Environ 50 pièces coulées par an ou moins: bois.
- Jusqu'à environ 5 000 par an: plastique, généralement panneau de polyuréthane.
- Plus de 5 000 par an: métal, aluminium ou fonte.
Si vous prévoyez une croissance du volume, commencez en panneau de polyuréthane plutôt qu'en bois.
Procédé de moulage
Le procédé de moulage fixe une dureté minimale pour le modèle :
- Sable vert moulé à la main, et sable à prise chimique (sans cuisson): bois, plastique ou modèle imprimé.
- Moulage automatisé sur plaque-modèle et en châssis: généralement aluminium.
- Moulage à haute pression à plan de joint vertical: fonte.
- Moulage en carapace et noyaux durcis à chaud: fonte ; les noyaux en carapace nécessitent une boîte à noyau en fer.
Déterminez quelle fonderie et quel procédé fabriqueront la pièce avant de commander le modèle.
Modifications de conception
Tant que la conception évolue encore, gardez le modèle en bois, en plastique ou en modèle imprimé, et passez au métal une fois qu'elle est figée.
La fonderie mesure les premières pièces coulées à partir d'un nouveau modèle, et de petites corrections du modèle sont courantes, parfois sur plusieurs cycles. Ces corrections coûtent le moins avant que le modèle ne passe en métal.
Taille et poids de la pièce coulée
Les pièces coulées grandes et lourdes reçoivent généralement des modèles en bois ou en plastique, car elles sont rarement achetées à des volumes qui justifient le métal et sont principalement moulées en sable sans cuisson.
L'impression 3D grand format offre désormais un remplacement plastique pour les grands modèles en bois, avec plus de résistance et de stabilité dimensionnelle ; les panneaux de polyuréthane ont généralement été utilisés pour les travaux petits et moyens.
Pour une grande pièce coulée achetée seulement occasionnellement, un modèle en polystyrène usiné à chaque réception de commande évite de stocker et d'entretenir de gros équipements de modèle entre les commandes.