Conception de pièces en fonderie sous pression

28 août 2008

Conception de pièces en fonderie sous pression

La conception et le développement d'une nouvelle pièce en fonderie sous pression passe par un certain nombre d'étapes obligatoires qui conditionnent la réussite d'un projet en terme de qualité, délai et maîtrise des coûts.

Les logiciels de conception
Différents logiciels de CAO (CAD) sont utilisés par les BE de conception client :
- CATIA (monde de l'automobile et de l'aéronautique et de leurs équipementiers)
- SolidWorks, Pro/Engineers, SolidEdge, Top Solid, ..., (monde PME mécanique)

CAD_Modeling
Tracé d'une pièce en CAO (opérations élementaires)

Les différentes étapes du développement d'une pièce
Le développement (et l'industrialisation) d'une pièce de fonderie sous pression peut être schématiquement découpé en plusieurs étapes.

Ces étapes seront plus au moins longues et dépandront :
- De la complexité de la pièce
- De l'expérience client et fondeur
- Du nombre de boucles à chaque étape
- De la conduite du projet (étapes menés en parralèle, taille de l'équipe projet, ...)

A - Définition fonctionnelle du produit
Cette étape permet de préciser les fonctionnalités que doit remplir le produit final par rapport aux besoins du marché, aux attentes clients identifiées et aux produits ou technologies concurrentes.
Exemple : garantir une étanchéité (dans une atmosphère donnée)
Cette étape est traditionnellement tirée par le service marketing du client et doit intégrée des objectifs techniques, mais aussi des objectifs de coûts de réalisation.

B - Définition détaillée du produit
Cette étape, conduite par le bureau d'étude, permet de définir les principes physiques de fonctionnement du produit (montage/démontage, nombre de pièces distinctes, technologies retenues, ...).

Cette étape se termine par les géométries détaillées des différentes pièces et peut intégrer une phase de calcul :
- un (ou plusieurs) calculs de structure (pour valider la tenue mécanique en statique et dynamique)
- un calcul thermique (pièce à température)
- un calcul d'aéraulique (passage de gaz ou fluide

C - Réalisation de Prototype
Plusieurs type de prototypes peuvent être réalisés:
- Un prototype en résine (stéréolytographie) pour tester l'aspect montage et certaines fonctionnalités géométriques et valider le look du produit.
- Un prototype dit "bonne matière". Ce type de prototype, pour une pièce en fonderie sous pression peut être réalisé soit par usinage dans la masse, soit par la réalisation d'une pièce en moulage sable gravité (ou cire perdue) et usinée.
* Réalisation d'un prototype sable (et usinage)
* Test mécanique de la pièce prototype sable
* Modification du tracé de la pièce (si besoin) et nouveau prototype

Le prototype "bonne matière" permet de tester la fonctionnalité de la pièce sur un montage ou un banc d'essais si nécessaire.

C - Choix du (ou des) fournisseurs
Pour un nouveau produit, il faut alors identifier les fournisseurs, valider leur capacité de répondre aux besoins client et négocier le contrat.

Il faut donc passer par :
- Rédaction d'un CdC d'approvisionnement
- Recherche de fournisseurs
Pour des grandes séries, des produits critiques ou pour sécuriser l'approvisionnement, il peut y avoir lieu de rechercher plus d'un fournisseur.
- Audit des fournisseurs
- Négociation commerciale et technique (demande de modification de forme pièce par le fondeur pour faciliter la réalisation de la pièce ou en diminuer le coût de production)
- Choix du fournisseur
- Signature des contrats

Cette étape peut être menée en parralèle avec la phase de réalisation et de validation du prototype dès lors que la nature des matériaux (zamak ou aluminium) et de la technologie (fonderie sous pression, moulage coquille ou sable) a été figée et validée.

D - Développement industriel fonderie
Une fois les contrats commerciaux signés, il s'écoule encore un certain temps avant la livraison en série de pièces bonnes.

Les étapes sont les suivantes :
- Conception d'ensemble des outillages (par le fondeur sous pression)
- Conception de détail des moules (carcasse, empreinte, éjection, circuit de refroidissement, tiroirs, ...)
- Définition des parcours d'outils (Work NC), réalisation des outillages (par un mouliste intégré ou en sous traitance)
- validation de la géométrie des pièces
En cas de pièces complexes (plusieurs tiroirs) et aux tolérances géométriques serrées, plusieurs aller/retour du moule (fondeur-mouliste) peuvent être nécessaires.
- Mise au point du process fonderie
- Fourniture des pièces types (contrôle CND 100 %)
- Fourniture des échantillons initiaux (EI)
Les EI sont les premières pièces fabriquées avec des moyens série. Les EI sont surtout utilisés en production automobile.

E - Production industrielle fonderie
Une fois les pièces types validées par le client (géométrie, état de surface, santé interne), la phase de production industrielle peut démarrer avec :
- Communication du programme de fabrication (nb de pièces, délai livraison)
- Suivi de la qualité fournisseur
- Rédaction de fiche de non conformité (si dérive qualité à la livraison)