Fonderie aluminium avec Polycast Polymaker

[electroremy]

Bonjour,

Cette année pour les Journées du Patrimoine, j'ai pu réaliser une pièce en aluminium à partir d'un modèle imprimé en 3D.

J'ai utilisé le filament Polycast de Polymaker. Il s'imprime facilement, avec un peu de stringing - par rapport à ce que le fabricant préconise, j'ai baissé la longueur de rétraction, car sinon le filament est bouffé par l'extrudeur au moment d'imprimer les oreilles de la chouette (NB : j'utilise une Prusa I3 Original MK2s, l'extrudeur n'a qu'une seule roue crantée, le filament est plaqué dessus par un roulement à bille)

Ensuite, j'ai lissé la pièce avec des vapeurs d'alcool isopropylique - c'est très long, je pense que j'aurai pu vaporiser de l'alcool isopropylique ou tremper la pièce dedans pour aller plus vite :

J'ai ensuite confié à la pièce à un bénévole de l'Association des Amis de la Forge de Montagney, qui est un ancien fondeur à la retraite.

Il a réalisé pour moi le moule dur en plâtre.

Il faut laisser le moule sécher plusieurs jours, et ensuite le passer dans une étuve à 300°C, pour que la pièce imprimée en 3D se consume.

Voici le moule obtenu :

Avant la coulée, on réchauffe les moules (normalement, il aurait fallu une étuve sur place)

Cette année, on n'a pas coulé du bronze mais de l'aluminium :

Le modèle imprimé en 3D a bien été reproduit, avec quelques défauts d’aspect inhérents à la technique de moulage :

(suite au prochain message)

 

 

Comme c’est la première fois que nous coulons de l’aluminium, j’ai coupé la pièce dans le sens de la hauteur pour examiner l’homogénéité de la matière ; on retrouve quelques petits défauts mais la pièce est bien massive :

Pour améliorer le rendu, deux améliorations sont possibles :

- d’abord utiliser un plâtre spécifique

- ensuite, juste avant la coulée, repasser le moule dans une étuve.

 

L’industrie moderne utilise, pour la fabrication des pièces en aluminium, des presses permettant de faire du moulage sous pression ou des machines pour mouler sous vide.

 

A bientôt

Modifié (le) Septembre 27, 2024 par electroremy

[electroremy]

Bonjour,

Pour compléter mon premier message, le procédé à cire perdue avec le filament Polycast est intéressant mais assez couteux et long à mettre en oeuvre.

Avec la technique traditionnelle de moule en sable, on peut réutiliser le modèle imprimé en 3D pour faire autant de pièces que l'on souhaite, et on peut réutiliser le sable.

Avec le Polycast, il faut imprimer un modèle pour chaque exemplaire que l'on veut mouler. Le moule dur en plâtre ne sert qu'une seule fois et les déchets ne sont pas réutilisables. Il faut de nombreux jours de séchage et du matériel supplémentaire : une étuve, et aussi une enceinte avec pompe à vide qui permet de bien dégazer le plâtre (ce que nous n'avons pas fait faute de matériel).

L'intérêt du procédé à cire perdue est qu'il n'y a pas de plan de joint ou de noyau à mettre en place. Les formes que l'on peut réaliser sont beaucoup plus libres, il n'y a pas de contraintes de dépouilles, ni de plan de joint visible sur la pièce finale.

Attention cependant aux parties creuses : lors du refroidissement du métal, il se rétracte, le plâtre qui est prisonnier des parties creuses est donc comprimé ; les efforts peuvent déformer ou briser la pièce finale. Ainsi, j'aimerais bien tester le moulage d'une pièce creuse avec un effet "voronoi" mais je crains qu'elle se brise en refroidissant. De plus il faudra que le métal soit bien chaud, le moule préchauffé, et la question du dégazage se pose.

Lorsqu'on moule des pièces avec des parties creuses avec la technique traditionnelle, on utilise un sable spécifique pour les noyaux, qui peut être comprimé.

Autre remarque : le filament Polycast est cher (45€ les 750 grammes) mais il semblerait que l'on puisse utiliser d'autres filaments. Un deuxième moule avait été réalisé avec une pièce en ABS qui s'est entièrement consumée, mais lors de la coulée pas de chance le moule s'est percé en partie basse, laissant l'aluminium s'échapper, on n'a pas donc pu voir le résultat.

Lors de ces Journées du Patrimoine il y avait aussi d'autres activités intéressantes : forge, coutellerie, bas fourneau, objets anciens... les photos sont ici : http://electroremy.free.fr/22092024JourneesDuPatrimoine/

A bientôt

 

Modifié (le) Septembre 28, 2024 par electroremy

[Hedd]

ca fait un sacrée charge de travail pour faire une figurine! dommage que ton master imprimer ne soit pas recuperable avec cette technique contrairement a celle du moule en sable comme tu le precise.

j'ai deja fait de la fonderie (en plus simple ) grace a l'impression 3D, mais  dans un autre contexte, c'etais pour faire le lest en plomb de mon voilier RC, pour cela j'ai imprimer deux moule en PLA en forme de bac avec la moitier de mon leste au fond,

 

j'ai remplie ces moules de platre de paris 

ce qui ma donner deux moules en platre pour pouvoir ensuite couler mon bulbe.

 

l'avantage c'est que j'ai troujours les moules en pla pour reproduire de nouveaux bulbes.

mon erreur sur ce bulbe, c'est que je n'ai pas sufisament chauffer mon moule en platre avant de couler le plomb, d'ou l'aspect brilliant du plomb qui a refroidit trop vite.

avec cette technique j'ai aussi un peu de post traitement, pour enlever les cheminées et poncé la jointure des deux moule, meme si elle est tres legere grace a la precision de l'impression 3D

Modifié (le) Octobre 2, 2024 par Hedd

[electroremy]

@Hedd oui chaque technique de fonderie a ses avantages et ses inconvénients

La technique à cire perdue est chère, mais bien maitrisée elle permet de produire de belles pièces, avec de grandes libertés sur les formes possibles, même avec des métaux dont la température de fusion est élevée. Cette technique est utilisée pour les objets d'art ou les prototypes, mais pas pour la série.

Une technique similaire est "loast foam", j'avais fait un test en 2021, ça ressemble beaucoup à la technique de la cire perdue car les modèles ne servent qu'une fois mais c'est moins long et moins cher et on récupère le sable ; cette technique est utilisée aujourd'hui en production pour des carters moteurs, des disques de freins, ... - http://electroremy.free.fr/19092021JourneesDuPatrimoine/

Avec la technique traditionnelle on récupère le modèle qui peut servir pour réaliser de nombreux moules, mais il y a des contraintes de dépouille à respecter, certaines pièces complexes nécessitent des noyaux ou bien des modèles spécifiques pour réaliser les moules avec le plan de joint adapté - http://electroremy.free.fr/16092018JourneesDuPatrimoine/ 

Ton lest en plomb est pas mal ! Le plomb est bien adapté, il est très dense et a une température de fusion assez basse ce qui rend la coulée plus facile.

[Hedd]

j'ai regarder de plus pres le filament que tu as utilisé, ca ma donner quelques idées pour faire des piece de fonderie !! dans mon boulot je croise beaucoup de vieux moteur (dans le nautisme, sur les voilier on a beaucoup de moteur qui on 30/40ans) et il y a souvent les piece d'echappement qui sont specifique et extremement cher, de l'ordre de 800 a 2000 € suivant les modele, mais avec ta technique et l'impression 3D il serai simple de les reproduire a moindre cout.

quel materiaux on peu fondre relativement facilement a part l'alu? 

[electroremy]

Il y a 3 heures, Hedd a dit :

j'ai regarder de plus pres le filament que tu as utilisé, ca ma donner quelques idées pour faire des piece de fonderie !! dans mon boulot je croise beaucoup de vieux moteur (dans le nautisme, sur les voilier on a beaucoup de moteur qui on 30/40ans) et il y a souvent les piece d'echappement qui sont specifique et extremement cher, de l'ordre de 800 a 2000 € suivant les modele, mais avec ta technique et l'impression 3D il serai simple de les reproduire a moindre cout.

quel materiaux on peu fondre relativement facilement a part l'alu? 

La question est de savoir de quel matériaux tu as besoin. Si ce sont des pièces d'échappement attention elles doivent résister à une certaine température. Même si on est loin de la température de fusion, beaucoup de métaux voient leurs performances mécaniques diminuer avec la chaleur. De plus les gaz d'échappement peuvent être chimiquement agressifs.

Attention également les pièces d'échappement sont creuses, pour les mouler, il faut donc un noyau, et tenir compte du retrait du métal. Avec la technique à cire perdue il y a un risque que le retrait du métal fasse se briser la pièce.

Comment sont fabrquées les pièces d'origine (matériaux, procédé de fabrication) ?

[Hedd]

il y a 50 minutes, electroremy a dit :

La question est de savoir de quel matériaux tu as besoin. Si ce sont des pièces d'échappement attention elles doivent résister à une certaine température. Même si on est loin de la température de fusion, beaucoup de métaux voient leurs performances mécaniques diminuer avec la chaleur. De plus les gaz d'échappement peuvent être chimiquement agressifs.

Attention également les pièces d'échappement sont creuses, pour les mouler, il faut donc un noyau, et tenir compte du retrait du métal. Avec la technique à cire perdue il y a un risque que le retrait du métal fasse se briser la pièce.

Comment sont fabrquées les pièces d'origine (matériaux, procédé de fabrication) ?

si on refait un collecteur d'echapement, il faudrai de l'acier ou de l'inox, en general les pieces du commerce sont des pieces de fonderie. 

la particularité des collecteur d'echapement de bateau, c'est qu'il integre des conduits d'eau (eau prelever directement de la mer) pour refroidire le collecteur et qu'en sortie de collecteur l'eau est envoyer dans l'echappement. C'est pour evité que le collecteur et la ligne d'echappement monte trop haut en temperature pour ne pas faire monter la temperature ambiante dans le compartiment moteur qui est relativement mal aeré 

[electroremy]

L'acier (ou plutôt la fonte) se coule très bien mais il faut monter haut en température. Ca reste faisable mais c'est cher.

L'inox c'est très technique... L'inox est un alliage et il faut impérativement qu'il soit homogène, avec en plus beaucoup d'autres contraintes ; en fonderie c'est hors de portée de l'amateur.

il y a 5 minutes, Hedd a dit :

la particularité des collecteur d'echapement de bateau, c'est qu'il integre des conduits d'eau (eau prelever directement de la mer) pour refroidire le collecteur et qu'en sortie de collecteur l'eau est envoyer dans l'echappement.

Ce sont donc des pièces aussi techniques que les culasses et carter moteurs. D'où le prix élevé !