Une fonderie du 21e siècle

Les fonderies américaines sont confrontées à de nombreux défis, notamment une concurrence étrangère accrue, des pressions sur les prix et les délais, des problèmes de chaîne d’approvisionnement et une pénurie de main-d’Å“uvre qualifiée. Astech, Alloy Steel Technologies, Inc, une fonderie d’acier et de fer située à Vassar, dans le Michigan, a relevé ces défis en investissant dans l’innovation, notamment dans la fabrication additive (AM), afin d’acquérir un avantage concurrentiel.

Fondée en 1987, Astech a pris un tournant technologique en recherchant des solutions plus avant-gardistes avec la nomination d’Alan Bukach, un nouveau président d’entreprise visionnaire, en 2005. M. Bukach a travaillé avec son équipe pour transformer l’entreprise en une fonderie véritablement moderne, axée sur l’innovation, la sécurité et la rentabilité.

Les installations d’Astech à Vassar, dans le Michigan, aux États-Unis.

Accepter le changement

La direction d’Astech a identifié les avantages commerciaux de la production de modèles en interne avec la fabrication additive et a investi en 2018 dans un trio d’imprimantes 3D à extrusion de filament (FFF) de format moyen. Bien que les imprimantes aient rapidement prouvé leur valeur pour les modèles de petit et moyen format, l’entreprise n’avait pas de solution de fabrication additive en interne pour les modèles de plus de 24 pouces dans n’importe quelle dimension.

Chargé de trouver une imprimante grand format qui réponde à ses besoins, Bob Helwer, responsable de l’ingénierie chez Astech, a effectué des recherches approfondies en ligne et s’est rendu à plusieurs salons professionnels sur l’AM. Aucun des systèmes envisagés ne semblait convenir jusqu’à ce qu’il assiste à une présentation lors de la conférence sur la fabrication additive de l’American Foundry Society à l’automne 2018. Le présentateur était Clay Guillory, fondateur de Titan Robotics, fabricant de grandes imprimantes 3D industrielles à extrusion de granulés (acquises par 3D Systems en 2022).

« Je n’arrivais pas à croire à la vitesse [de l’imprimante] et j’étais persuadé que la vidéo avait été accélérée jusqu’à ce que Clay mentionne dans sa présentation que la vidéo avait été enregistrée en temps réel », se souvient M. Helwer. La vitesse et l’économie de l’impression directe à partir de granulés représentaient un avantage évident par rapport aux systèmes concurrents à base de filaments qu’il avait étudiés.

Bob Helwer, directeur de l’ingénierie chez Astech, tient un modèle imprimé sur l’imprimante 3D EXT Titan Pellet de l’entreprise.

M. Helwer a demandé des échantillons à plusieurs fabricants d’imprimantes 3D grand format afin de comparer la qualité et les performances. Après avoir validé deux échantillons d’impression et visité l’usine de fabrication de Titan à Colorado Springs, CO, Astech a acheté une imprimante 3D Titan Robotics Atlas (maintenant appelée EXT 1070 Titan Pellet) qui a été installée en août 2020. Grâce à son grand volume d’impression, à sa chambre d’impression à chauffage industriel et à son système d’extrusion de granulés éprouvé, elle est rapidement devenue un élément clé de leur processus de production de modèles.

La fabrication traditionnelle de modèles pour le moulage au sable consiste à découper la forme souhaitée dans du bois, du carton rouge ou de l’aluminium. Généralement, le modèle est découpé à l’aide d’un équipement à commande numérique, bien que certains modélistes utilisent encore des dessins sur papier et des outils de découpe manuels. Astech était autrefois tributaire de magasins de modèles spécialisés utilisant des méthodes traditionnelles, et attendait généralement 4 à 6 semaines pour la livraison d’un modèle. En transférant la production de patrons en interne grâce à l’AM, l’entreprise a réduit ce délai à seulement 3 à 10 jours.

Une longueur d’avance

Un retour sur investissement positif a été obtenu dans les 18 mois suivant l’installation et, quatre ans plus tard, l’imprimante Titan d’Astech fonctionne toujours aussi bien. L’entreprise utilise pour ses modèles des granulés ABS remplis de fibre de carbone, un matériau qui a fait ses preuves dans les applications de fonderie et qui présente une excellente durabilité. M. Helwer indique que certains de ses modèles imprimés en 3D ont créé des milliers d’empreintes sans aucun signe d’usure. L’utilisation d’une buse de 1 mm avec des paramètres de résolution relativement fins permet de maintenir des vitesses d’impression raisonnablement élevées tout en minimisant le post-traitement nécessaire avant l’utilisation.

Aujourd’hui, Astech imprime en 3D environ 90 % de ses modèles. la fabrication additive en interne est devenue notre « sauce secrète » Elle nous donne l’avantage sur nos concurrents en ce qui concerne le prix de l’outillage, la précision, la vitesse de production et la capacité de modifier des travaux existants dans des délais très courts », a déclaré M. Helwer. En effet, les avantages de la fabrication additive en termes de vitesse et de coût ont permis à Astech de se développer, d’accroître sa rentabilité et de continuer à fournir des produits moulés de haute qualité à ses clients.

Le modèle de corps de pompe en ABS CF imprimé en 3D est peint avec un agent de démoulage et monté dans un flacon, prêt à être rempli de sable de moulage sans cuisson.

Le noyau massif du corps de pompe, produit avec des boîtes à noyaux imprimées en 3D.

Les employés d’Astech versent de l’acier en fusion dans un moule en sable produit à partir de modèles imprimés en 3D.

Un employé d’Astech découpe la grille du corps de pompe moulé.