La simulation numérique de fonderie appliquée au procédé de fonte à cire perdue en bijouterie

La réalisation d’une pièce moulée dépend d’un grand nombre de paramètres physiques, physicochimiques et technologiques qui, s’ils sont mal maîtrisés, peuvent conduire à des rebuts importants.

La nécessité de réduire les délais et les coûts de mises au point a favorisé le développement de la simulation numérique en fonderie. Des logiciels métiers complets sont maintenant à disposition des fondeurs et sont souvent intégrés dans des chaînes complètes de conception des pièces moulées.

Les progrès des processeurs ont fortement contribué à rendre plus performants ces logiciels et ont raccourci à quelques jours, voire quelques heures, les temps de calcul des phases de remplissage et de solidification.

La simulation numérique offre la possibilité de voir à travers le moule et de visualiser ainsi les phénomènes physiques réels qui se produisent au cours du remplissage de l’empreinte et de la solidification des pièces.

Les logiciels existants s’appliquent quasiment à tous les procédés de moulage traditionnels. Le procédé de fabrication de fonte à cire perdue utilisé dans le secteur de la bijouterie présentant des spécificités par rapport aux grands procédés de fonderie industrielle, Francéclat s’est doté d’un logiciel de simulation de fonte afin, d’une part, d’évaluer si ce type d’outil était adapté pour simuler le procédé de fonte à cire perdue des métaux précieux et d’autre part, d’en déterminer les bénéfices pour la Profession.

Cette note présente l’étude réalisée par Francéclat avec le logiciel de simulation de fonderie QuikCAST commercialisé par la société française ESI.

Après une brève introduction sur les grands procédés de fonderie industrielle et sur les spécificités du procédé de fonte à cire perdue appliqué au secteur de la bijouterie, les grandes phases de mise en œuvre d’une simulation numérique sont présentées ainsi que le fonctionnement du logiciel QuikCAST.

Les différents travaux réalisés pour évaluer la capacité du logiciel à s’appliquer au procédé de fonte à cire perdue des métaux précieux sont ensuite développés avec notamment :

• les essais d’adaptation du logiciel au procédé ;
• la confrontation des résultats obtenus en simulation en termes de mise en évidence des malvenues et des retassures avec les résultats issus de fontes réelles ;
• les étapes d’ajustement des données pour améliorer les réponses du logiciel.

Pour finir, un bilan global de l’utilisation de ce logiciel pour une application en bijouterie ainsi que les perspectives envisagées sur ce sujet sont présentés.