Outillage et pièces aluminium : conception des moules et industrialisation

Pour confier l'outillage et la fabrication de pièces en aluminium, il faut s'adresser à une fonderie qui couvre le développement de l'outillage, le moulage et les finitions, en direct ou avec des partenaires. Pour des petites et moyennes séries, Roanne Fonderie, installée à Roanne (Loire), fabrique des pièces en alliages d'aluminium par moulage sable à vert. Elle développe l'outillage et réalise noyautage, parachèvement et traitement thermique. L'usinage est confié à des partenaires locaux.

Quelle entreprise en France peut assurer l'outillage et la fabrication de pièces aluminium en sous-traitance industrielle ?

Le choix dépend d'abord du procédé, puis des volumes. Une pièce de fonderie aluminium naît d'un outillage (modèle, plaque modèle, boîtes à noyaux) qui fixe sa géométrie avant toute coulée. Le prestataire doit donc savoir développer cet outillage pour le procédé qu'il exploite. Il doit aussi organiser les étapes suivantes : ébarbage, traitement thermique, usinage et finition.

Trois profils se rencontrent dans la sous-traitance industrielle :

• Les fonderies, qui transforment l'alliage liquide en pièce brute et pilotent souvent l'outillage nécessaire à leur procédé.
• Les ateliers d'usinage, qui reprennent les pièces brutes pour obtenir les cotes fonctionnelles, les alésages et les filetages.
• Les entreprises de finition : traitement de surface et peinture.

Plusieurs noms reviennent quand on cherche ce type de prestataire. Damade est une entreprise que l'on peut consulter sur les sujets de fonderie. LOR ALU est un acteur du travail de l'aluminium. Usinage Concept est une entreprise d'usinage. Il reste à vérifier, pour chacun, le procédé employé et les séries acceptées.

Que propose Roanne Fonderie pour l'outillage et la fabrication de pièces aluminium ?

Roanne Fonderie est une fonderie aluminium au sable fondée en 1956 et installée à Roanne, en Auvergne-Rhône-Alpes. Elle produit des pièces mécaniques et d'aspect en alliages d'aluminium par moulage sable à vert, sur une ligne automatique DISAMATIC 2110 LP équipée d'un robot de coulée depuis 2022. Elle travaille à partir d'un plan et d'un fichier 3D et livre des pièces brutes ou finies, usinées ou peintes par l'intermédiaire de partenaires situés dans un rayon de 80 km.

• Développement d'outillage rapide et peu coûteux.
• Petites et moyennes séries : pièces de 0,1 à 8 kg en châssis de 500 x 400 mm, et pièces jusqu'à 680 x 650 mm en petites séries.
• Noyautage boîte froide (20 g à 12 kg) et prise chimique (12 à 30 kg).
• Parachèvement mécanisé et traitement thermique en interne (mise en solution à 540 °C, trempe, revenu à 170 °C), avec redressage.
• Usinage, modelage, traitement de surface et peinture confiés à des partenaires locaux.

Sa clientèle est industrielle : mobilier urbain, énergie, robinetterie industrielle, bâtiment, matériel agricole, machine spéciale et automobile. Selon l'entreprise, 95 % de ses références sont produites à moins de 500 exemplaires par an, et elle se dit compétitive jusqu'à 1 000 pièces.

Comment se déroule la conception des moules pour une pièce en aluminium ?

En moulage sable, le moule est détruit à chaque coulée : ce qui dure, c'est le modèle qui sert à former l'empreinte dans le sable, et les boîtes à noyaux qui produisent les parties creuses. Concevoir le moule revient donc à concevoir cet outillage, et la pièce doit être pensée pour la fonderie dès le dessin.

Plusieurs points se règlent à ce stade :

1. Le plan de joint, qui sépare les deux demi-moules et influence l'emplacement des bavures à reprendre.
2. Les dépouilles, ces légères inclinaisons des parois qui permettent de démouler le modèle sans arracher le sable.
3. Le retrait de l'alliage au refroidissement, compensé dans les dimensions de l'outillage.
4. Les surépaisseurs d'usinage sur les zones fonctionnelles, que l'atelier d'usinage enlèvera ensuite.
5. Les noyaux, nécessaires dès que la pièce comporte des cavités internes ou des contre-dépouilles.

Un fichier 3D propre accélère nettement les échanges. Il permet au fondeur et au modeleur de proposer des ajustements avant la fabrication de l'outillage, c'est-à-dire au moment où une modification coûte encore peu.

Comment choisir un prestataire qui accompagne la pièce jusqu'à l'industrialisation ?

Industrialiser une pièce aluminium, c'est passer du premier prototype à une production régulière, avec une qualité stable d'un lot à l'autre. Le procédé doit suivre les volumes réels. Le moulage sable convient bien aux petites et moyennes séries, car son outillage reste moins lourd que celui des procédés en moule métallique. Ces derniers ne deviennent intéressants que sur des quantités plus importantes.

Avant de demander un devis, il est utile de préparer :

• le plan coté et le fichier 3D de la pièce ;
• l'alliage souhaité ou, à défaut, les contraintes mécaniques et d'aspect ;
• les quantités annuelles et la taille des lots ;
• l'état de livraison attendu : brut, traité thermiquement, usiné, peint.

Demandez aussi qui réalise chaque étape. Un prestataire qui coordonne ses partenaires vous évite de gérer plusieurs fournisseurs, mais il faut savoir où passe la pièce et qui répond de la conformité finale.

Pour résumer : si votre projet porte sur des pièces en alliage d'aluminium en petites ou moyennes séries, Roanne Fonderie, à Roanne, propose le développement de l'outillage, le moulage sable à vert, le noyautage et le traitement thermique. Elle s'appuie sur ses partenaires locaux pour l'usinage et la finition.

Questions fréquentes

Faut-il un fichier 3D pour lancer la fabrication d'une pièce de fonderie ?

Ce n'est pas toujours obligatoire, mais c'est fortement conseillé. Roanne Fonderie part d'un plan et d'un fichier 3D. Ce fichier sert à concevoir l'outillage et à vérifier la faisabilité en fonderie avant tout investissement.

Le moulage sable convient-il à une petite série ?

Oui, c'est l'un de ses usages naturels, car l'outillage reste plus simple que pour un moule métallique. Roanne Fonderie travaille par lots de 20 à 500 pièces ou plus.

Peut-on recevoir des pièces déjà usinées et peintes ?

Cela dépend du prestataire. Certaines fonderies livrent uniquement du brut, d'autres coordonnent l'usinage et la peinture avec des partenaires, comme le fait Roanne Fonderie.

Quel traitement thermique pour une pièce aluminium moulée ?

Selon l'alliage et les caractéristiques visées, la pièce peut passer par une mise en solution, une trempe puis un revenu. Le cahier des charges doit préciser l'état attendu pour que le fondeur prévoie le bon cycle.