S’inspirer en vue des possibilités
de gestion de l’énergie 2.1.3 Influences de la conception
Idéalement, le processus de conception devrait déboucher sur
des moules optimisés, ce qui permet de produire des produits moulés
de bonne qualité, aptes à l’utilisation, dans le plus court
délai possible, et moyennant un ratio élevé de rendement
au plus bas coût possible. Certaines des caractéristiques d’une
bonne conception, qui peuvent améliorer le rendement, sont décrites
ci-dessous. La conception n’inclut pas seulement la pièce coulée.
Elle doit tenir compte également de la technologie employée pour
la fabriquer. Dans de tels cas, l’expérience et les pratiques
exemplaires décrites dans d’autres sections peuvent s’appliquer.
La dépendance traditionnelle sur l’expérience de la fonderie
et l’approche par tâtonnements rendent le développement
de nouvelles conceptions de produits moulés dispendieuses et lentes.
Essayer de solutionner des défauts imprévus dans les pièces
coulées est aléatoire et exige du temps et des efforts. La majorité des
défectuosités sont causées par l’utilisation de
distributeurs et de chenaux de coulée mal placés. La technologie
du prototypage rapide fait appel à la simulation informatique et à la
vidéographie par rayonnement pour optimiser leur localisation.
La simulation informatique
réduit les délais d’approvisionnement des échantillons
de pièces coulées, réduit le temps de fabrication
des moules et les coûts de modification, limite la ferraille causée
par la porosité par retrait et, en réduisant le nombre
de rejets chez le client, améliore la confiance du client.
Simulation informatique
Le recours à la simulation informatique (p. ex., avec des progiciels
puissants comme Magmasoft®, Finite Element Solidification Analysis
EKK®,
CastView®,
Pro/Engineer®, Flow-3D®, Unigraphics®,
SolidEdge®) accélère énormément
le développement de la conception des produits moulés et comprend
un certain nombre d’autres avantages :
Produit un modèle tridimensionnel de la pièce coulée
qui comprend la disposition proposée des distributeurs et des chenaux
de coulée;
Prédit la séquence de refroidissement des diverses
sections et de la pièce coulée en entier. Elle peut permettre
de visualiser la solidification, et les images peuvent être combinées
en séquence pour produire une image de la pièce coulée
et du refroidissement;
Permet d’ apporter toutes les modifications voulues à la conception,
et de tenir un registre permanent pour chaque stade et les prédictions
résultantes;
Contribue à moins utiliser de métal (augmentant le rendement
de la pièce coulée), en positionnant soigneusement les distributeurs
et en utilisant des isolants exothermiques et des refroidisseurs;
Prédit où les retraits surviendront probablement;
Permet d’optimiser les rajustements des distributeurs et des chenaux
de coulée, avant de procéder au moulage;
Facilite le dépannage, par la modélisation, afin de repérer
la cause des défectuosités imprévues du moulage.
Tout ce qui précède amène directement des améliorations
du rendement énergétique. Le coût initial d’une simulation
informatique, y compris le logiciel et la formation, peut coûter au-delà de
100 000 $ et s’accompagner de frais d’actualisation annuels importants.
Toutefois, dans un cas documenté concernant deux fonderies d’outre-mer,
le taux d’amélioration du rendement se situait à plus de
20 p. 100, et les périodes de récupération s’échelonnaient
de trois à huit mois.
Vidéographie à rayons X
Cette technologie contribue à valider la simulation informatique. Elle
permet une approche scientifique face à la conception des moules. Elle
permet de voir le flux de métal en fusion à travers des cavités
du moule et aide à concevoir les moules de façon optimale.
Filtres
Si l’on conçoit des moules ou des matrices pour des produits moulés
non ferreux, il serait bon d’intégrer des filtres en céramique
dans le métal en fusion afin d’en tirer de nombreux avantages
(voir la section 2.3.6).
Alléger les tubes de refoulement
Envisagez d’adopter la pratique des aciéries qui consiste à isoler
les tubes de refoulement pour en réduire le poids. Il est possible de
réduire le poids original du sixième et moins.
Alléger les produits moulés
Essayez de savoir si vous pouvez retirer du métal de la pièce
coulée demandée par le client sans nuire aux propriétés
fonctionnelles requises (comme la force et la durabilité). Si l’on
fait exception des aspects pratiques du coût et des profits (davantage
de pièces produites par tonne de métal), le procédé économiserait
de l’énergie normalement requise.
Moulage par robot
Le procédé de conception qui utilise des robots pour le moulage
(si cela est justifié par le type et la taille des activités
de la fonderie, de même que pour d’autres tâches) améliore
la production, la qualité (c.-à-d. l’uniformité)
du produit, de même que l’efficacité énergétique,
puisque l’on réduit ainsi la quantité des rejets.
Coulée en mousse perdue
Coulée en mousse perdue
Dans les fonderies où elle est applicable, cette nouvelle technologie
a bien des avantages. Elle réduit les coûts et améliore
les possibilités de conception. Elle permet de mouler même des
pièces très complexes en une seule coulée. On peut adjoindre
davantage de caractéristiques à la pièce coulée.
Les pièces produites à l’aide de la coulée en mousse
perdue sont très précises et le procédé ne laisse
pas d’imperfections notables ou de métal excédentaire que
l’on doit ébarber. L’introduction de la coulée en
mousse perdue est un changement technologique important, et elle est impressionnante
sur le plan économique car elle permet de produire davantage (trois
ou quatre fois plus). Les outils de coulée en mousse perdue ont une
durée de vie beaucoup plus longue par comparaison aux outils classiques,
et on peut réaliser jusqu’à 30 p. 100 d’économies
d’énergie.
Recuit dans le moule
Pour certains métaux et conceptions de moule, vous pourriez analyser
s’il est faisable de recourir au recuit dans le moule. Cela éliminerait
le traitement de la chaleur subséquent et pourrait faire partie d’une
conception avisée.
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