Coulée sous vide : duplication de pièces en polyuréthane
La coulée sous vide, également appelée duplication sous vide, permet de fabriquer des prototypes, des pièces fonctionnelles, des préséries et des petites séries en résine polyuréthane à partir d’un moule en silicone.
ADDiNNOV 3D vous accompagne depuis la réalisation du modèle maître jusqu’à la fabrication des pièces dupliquées, avec un choix de résines et de finitions adapté à votre cahier des charges.
Qu’est-ce que la coulée sous vide ?
La coulée sous vide est un procédé de moulage utilisé principalement pour la fabrication de pièces plastiques en petite série.
Le processus commence par la réalisation d’un modèle maître reproduisant avec précision la géométrie et l’état de surface de la pièce souhaitée. Ce modèle peut notamment être fabriqué en impression 3D résine SLA ou PolyJet.
Un moule souple en silicone est ensuite réalisé autour de ce modèle maître. Après polymérisation, le moule est ouvert et le maître modèle retiré afin de créer l’empreinte de la future pièce.
Une résine polyuréthane bi-composant est alors préparée puis coulée dans le moule. Le travail sous vide permet de limiter l’air emprisonné dans la résine et de favoriser le remplissage des détails de l’empreinte.
Après polymérisation, la pièce est démoulée, ébavurée et parachevée. Le même moule peut ensuite servir à fabriquer plusieurs exemplaires.
Quand choisir la duplication sous vide ?
La coulée sous vide est particulièrement adaptée lorsque vous avez besoin de quelques pièces à quelques dizaines de pièces identiques sans vouloir financer immédiatement un moule d’injection.
Elle constitue une solution intéressante pour :
- fabriquer des prototypes fonctionnels ;
- réaliser une présérie avant industrialisation ;
- produire plusieurs pièces identiques pour des essais ;
- valider l’aspect et l’ergonomie d’un produit ;
- réaliser des maquettes de présentation ;
- effectuer des tests d’assemblage ;
- produire une petite série destinée à des clients ou utilisateurs pilotes ;
- remplacer temporairement une production par injection ;
- reproduire une pièce existante après numérisation ou rétroconception.
La coulée sous vide se situe ainsi entre l’impression 3D unitaire et le moulage par injection plastique en série.
Les étapes de fabrication d’une pièce en coulée sous vide
1. Étude de la pièce
ADDiNNOV 3D analyse votre fichier 3D, les quantités souhaitées, les caractéristiques fonctionnelles, l’état de surface, la couleur et les éventuelles contraintes dimensionnelles.
Cette étape permet notamment de déterminer le positionnement du plan de joint et les conditions de démoulage.
2. Fabrication du modèle maître
Le modèle maître doit présenter une géométrie et un état de surface particulièrement soignés, car le moule silicone reproduira ses détails.
Il peut être réalisé notamment par impression 3D SLA ou PolyJet, deux technologies particulièrement adaptées aux pièces nécessitant une bonne finesse et un bel état de surface.
Le maître modèle est ensuite préparé et parachevé avant la fabrication du moule.
3. Réalisation du moule silicone
Le modèle maître est positionné dans un coffrage puis entouré de silicone liquide.
Le silicone est dégazé afin de limiter la présence de bulles et de reproduire précisément les détails de la pièce.
Après polymérisation, le moule est ouvert suivant le plan de joint prévu et le modèle maître est retiré.
L’empreinte obtenue servira à fabriquer les différentes copies.
4. Préparation de la résine polyuréthane
La résine est sélectionnée en fonction des caractéristiques recherchées pour la pièce :
- pièce rigide ou souple ;
- comportement mécanique ;
- aspect de surface ;
- couleur ;
- transparence ou translucidité selon la résine ;
- tenue thermique ;
- caractéristiques fonctionnelles particulières.
La pigmentation dans la masse permet également d’obtenir directement certaines couleurs sans nécessiter systématiquement une opération de peinture.
5. Coulée de la résine sous vide
Les différents composants de la résine sont mélangés puis coulés dans le moule silicone dans une enceinte sous vide.
La mise sous vide facilite le dégazage de la matière et le remplissage de l’empreinte, notamment dans les détails et les géométries complexes.
La résine est ensuite polymérisée suivant le cycle correspondant à la matière utilisée.
6. Démoulage et finition
Une fois la polymérisation terminée, le moule est ouvert et la pièce est extraite.
Les opérations de finition peuvent comprendre :
- retrait des canaux de coulée ;
- ébavurage ;
- reprise du plan de joint ;
- ponçage ;
- polissage ;
- peinture ou finition spécifique selon le projet.
Le moule est ensuite réutilisé pour la fabrication des pièces suivantes tant que son état permet de conserver la qualité demandée.
Quels matériaux sont utilisés en coulée sous vide ?
La duplication sous vide utilise principalement des résines polyuréthane (PU) formulées pour reproduire différents comportements de matières plastiques.
Selon les besoins du projet, il est possible de privilégier une résine :
- rigide ;
- semi-rigide ;
- souple ou élastomère ;
- transparente ou translucide ;
- colorée dans la masse ;
- résistante aux chocs ;
- présentant une meilleure tenue en température.
Le choix doit être effectué à partir de l’usage réel de la pièce et non uniquement de son aspect.
ADDiNNOV 3D peut vous orienter vers la résine la mieux adaptée à vos contraintes mécaniques, thermiques, esthétiques et dimensionnelles.
Quels sont les avantages de la coulée sous vide ?
Un investissement d’outillage limité
Contrairement à l’injection plastique, la coulée sous vide ne nécessite pas la fabrication préalable d’un moule métallique complexe.
Le moule silicone représente donc une solution particulièrement intéressante lorsque le nombre de pièces à fabriquer ne permet pas d’amortir un outillage d’injection.
Une excellente qualité visuelle
Le moule reproduit fidèlement l’état de surface du modèle maître.
Il est ainsi possible d’obtenir des pièces présentant un aspect très proche de celui de pièces industrielles produites en série.
Une solution adaptée aux petites séries
Une fois le moule fabriqué, plusieurs pièces peuvent être reproduites sans fabriquer chaque exemplaire individuellement en impression 3D.
Le procédé devient particulièrement intéressant lorsqu’un même modèle doit être dupliqué plusieurs fois.
Des pièces rigides ou souples
Les différentes formulations de résines permettent d’obtenir des comportements très différents selon les applications : pièces rigides, semi-rigides ou souples.
Une grande liberté géométrique
La souplesse du moule silicone autorise la fabrication de nombreuses formes complexes et facilite le démoulage de géométries qui seraient difficiles à obtenir avec un moule métallique simple.
Coulée sous vide, impression 3D ou injection plastique ?
Le choix du procédé dépend principalement de la quantité, du matériau, de la géométrie, du délai et du niveau de finition recherché.
Impression 3D
L’impression 3D plastique est particulièrement intéressante pour :
- une pièce unique ;
- les premières itérations d’un prototype ;
- des modifications fréquentes de conception ;
- des géométries complexes ;
- une fabrication sans outillage.
Coulée sous vide
La coulée sous vide devient intéressante lorsqu’il faut obtenir plusieurs exemplaires d’un modèle validé avec :
- une bonne homogénéité entre les pièces ;
- un excellent aspect ;
- différentes rigidités de résine ;
- une petite série sans moule métallique.
Injection plastique
Le moulage par injection devient généralement plus pertinent lorsque les quantités augmentent suffisamment pour justifier la fabrication d’un outillage industriel.
L’injection permet ensuite d’obtenir une excellente répétabilité et un coût unitaire particulièrement compétitif pour les séries importantes.
La coulée sous vide peut ainsi servir de procédé de transition entre le prototype imprimé en 3D et la production industrielle par injection.
Coulée sous vide et impression 3D : deux technologies complémentaires
L’impression 3D joue un rôle important dans la duplication sous vide puisqu’elle permet de fabriquer rapidement le maître modèle à partir du fichier CAO.
Pour les pièces nécessitant une grande finesse, ADDiNNOV 3D peut notamment utiliser ses solutions d’impression 3D résine PolyJet ou SLA.
Cette association permet d’enchaîner :
Conception 3D → modèle maître → moule silicone → duplication sous vide → présérie → injection plastique éventuelle
Le même projet peut ainsi évoluer progressivement vers des volumes de production plus importants.
Applications industrielles de la coulée sous vide
La duplication sous vide peut être utilisée pour de nombreuses applications :
- carters et capots ;
- boîtiers ;
- boutons et commandes ;
- pièces d’habillage ;
- éléments de présentation ;
- pièces techniques ;
- maquettes fonctionnelles ;
- prototypes de validation ;
- pièces souples ;
- joints et protections ;
- préséries destinées aux essais ;
- échantillons commerciaux ;
- petites séries de pièces finies.
Cette technologie peut répondre aux besoins de nombreux secteurs industriels : automobile et mobilité, aéronautique, ferroviaire, électronique et instrumentation, médical, énergie, recherche et développement, équipements industriels ou biens de consommation.
De la conception à la petite série avec ADDiNNOV 3D
ADDiNNOV 3D dispose de plusieurs technologies complémentaires permettant d’adapter la fabrication à chaque étape du développement d’un produit.
Notre bureau d’études 3D peut intervenir sur la conception, la modification d’un fichier existant, la rétroconception ou le scan 3D d’une pièce à reproduire.
Le maître modèle peut ensuite être fabriqué en impression 3D haute précision avant la réalisation du moule silicone et la duplication des pièces.
Lorsque les quantités deviennent plus importantes, nous pouvons également étudier le passage vers un moulage par injection plastique.
Cette approche permet de choisir le procédé le plus adapté au volume de production plutôt que de dimensionner inutilement un outillage industriel dès les premières pièces.
Demandez un devis pour vos pièces en coulée sous vide
Pour étudier votre projet, transmettez-nous si possible :
- votre fichier 3D au format STEP, STP, STL ou autre format CAO ;
- la quantité souhaitée ;
- les dimensions de la pièce ;
- l’utilisation prévue ;
- la rigidité ou la souplesse recherchée ;
- la couleur souhaitée ;
- les contraintes mécaniques ou thermiques ;
- les tolérances importantes ;
- l’état de surface attendu ;
- votre délai souhaité.
ADDiNNOV 3D pourra alors étudier la faisabilité de votre pièce et vous proposer le procédé et la matière les mieux adaptés.
Besoin d’un prototype, d’une présérie ou d’une petite série ? Demandez votre devis à ADDiNNOV 3D.
Questions fréquentes sur la coulée sous vide
Combien de pièces peut-on fabriquer avec un moule silicone ?
La durée de vie d’un moule dépend de la géométrie de la pièce, de la résine utilisée, des conditions de démoulage et du niveau de qualité demandé. La coulée sous vide est principalement destinée à la fabrication de petites séries, de quelques exemplaires à quelques dizaines de pièces.
Quelle différence entre coulée sous vide et duplication sous vide ?
Dans le contexte du prototypage industriel, les deux expressions désignent généralement le même procédé : une résine est coulée dans un moule silicone afin de reproduire plusieurs exemplaires d’un modèle maître.
Peut-on fabriquer une pièce souple en coulée sous vide ?
Oui. Il existe différentes familles de résines permettant d’obtenir des pièces rigides, semi-rigides ou souples. Le choix dépend de la dureté et des propriétés recherchées.
Peut-on obtenir des pièces transparentes ?
Certaines résines de coulée sont formulées pour réaliser des pièces transparentes ou translucides. La géométrie, l’épaisseur, la finition du maître modèle et le choix de la résine influencent le résultat final.
La coulée sous vide remplace-t-elle l’injection plastique ?
Les deux procédés sont complémentaires. La coulée sous vide est particulièrement intéressante pour les prototypes et petites séries car son outillage est relativement simple. Pour des volumes plus importants et une production répétitive, l’injection plastique devient généralement plus adaptée.
Peut-on reproduire une pièce existante sans disposer du fichier 3D ?
Oui. Selon la géométrie de la pièce, ADDiNNOV 3D peut étudier sa numérisation par scan 3D et rétroconception afin de reconstruire un modèle numérique exploitable pour la fabrication.