Le moulage direct à la cire perdue est une technique courante de fabrication de moules qui peut être utilisée pour fabriquer des pièces petites ou grandes dans toute une variété de métaux. Ce type de moulage, qui est apparu il y a environ 5000 ans permet aux créateurs de façonner une grande variété de matériaux. Cette technique est aussi l’une des plus faciles pour fabriquer des pièces en métal.

Dans le moulage à la cire perdue, un moule creux est créé à partir d’un modèle de référence sculpté à la main ou imprimé en 3D. Ce modèle qu’on appelle master est plongé dans un matériau de moulage réfractaire. On le laisse ensuite sécher, ce qui lui permet de durcir. Le modèle en cire ou en résine d’impression 3D est brûlé et laisse une empreinte négative dans le moule. Du métal en fusion est coulé dans cette cavité pour donner naissance à la pièce finale.

Les modèles complexes faits de cire sont compliqués à produire à la main. Dans un monde soumis à une forte demande ainsi qu’à des modes éphémères, il peut être difficile de suivre la cadence en fabriquant les bijoux à la main. Les matériaux avancés et les imprimantes 3D abordables, tels qu’en fabrique Formlabs sont en train de changer la façon de travailler des designers et des fabricants de bijoux, en apportant une qualité de niveau industrielle sur leur bureau, et en facilitant la production et l’ajustement de formes complexes qui, auparavant, requéraient des heures de travail méticuleux.

Pour plus d'informations sur l'utilisation de True Cast Resin, lisez notre article d'assistance Formlabs ici. 

Utilisez des logiciels CAO tels que RhinoGold, JewelCAD ou 3Design pour faire passer vos pièces du stade conceptuel à celui de modèle imprimé en 3D en suivant les meilleures pratiques décrites dans ce livre blanc.

Produits mentionnés :

True Cast Resin : Matériau chargé en cire destiné au moulage précis de bijoux et de composants techniques complexes d'une épaisseur maximale de 5 mm. Il permet d'obtenir des pièces d'une grande précision avec des surfaces extrêmement détaillées et lisses.

Castable Wax 40 Resin : Résine de moulage direct à haute teneur en cire offrant une excellente coulabilité et permettant une large gamme de caractéristiques de conception telles que des logements pour pierres et des gravures.

Castable Wax Resin: Résine à plus faible teneur en cire, offrant une haute résistance à l’état brut, adaptée aux structures ultra-fines telles que le filigrane.

Des carottes de coulée fines peuvent être imprimées en 3D pour réduire la main-d’œuvre et améliorer le remplissage du moule dans les zones très détaillées. Prévoyez des carottes de coulée qui sont soit cylindriques, soit en forme d’entonnoir vers la pièce.

Les supports ajoutés dans PreForm ne doivent pas être utilisés comme carottes de coulée. Si vous comptez imprimer les carottes de coulée en 3D, nous recommandons de les intégrer dès le départ à votre modèle CAO.

Le niveau de détail exceptionnel de Castable Wax Resin vous permet de créer des pièces comportant des filigranes complexes. Ces maillages de fil ultrafins sont difficiles à reproduire, mais leur moulage est possible moyennant une disposition minutieuse des carottes de coulée.

De tels maillages peuvent être imprimés avec une épaisseur de fil descendant jusque 0,3 mm. Les filigranes sont fragiles et facilement endommagés lors du retrait des supports. Concevez les pièces en filigrane pour qu’elles soient aussi autoportantes que possible.

Dans les modèles en filigrane, les carottes de coulée imprimées en 3D peuvent aussi jouer le rôle de « supports » à éliminer après le moulage. Pour éviter que du métal solidifie dans ces canaux étroits, ajoutez des carottes de coulée ramifiées qui achemineront le métal à de nombreux points sur le bord du maillage filigrane.

Un lavage minutieux des pièces dans de l’alcool isopropylique à 90 % est essentiel à la propreté du moulage. Un excès de résine non polymérisée peut parasiter la polymérisation du matériau réfractaire, ce qui entraînera des défauts de moulage.

Laissez les pièces sécher complètement après les avoir retirées du bain d’alcool isopropylique. Utilisez de l’air comprimé pour vous assurer que l’alcool isopropylique s'est bien évaporé avant de passer aux phases de post-polymérisation et de fonderie. Si les pièces restent collantes au toucher après lavage et séchage, c’est qu’il est peut-être temps de remplacer votre alcool isopropylique.

Pour connaître les durées de lavage, consultez notre page d'assistance Formlabs. 

La post-polymérisation n’améliorera pas le résultat du moulage, sauf si les pièces ont été insuffisamment lavées. Les pièces peuvent être post-polymérisées en option afin d’augmenter leur résistance à la manipulation si vous constatez des ruptures lors de l'ajout des carottes de coulée. Si vos pièces sont fragiles, nous recommandons de les post-polymériser après le retrait des supports. En effet, les pièces brutes sont plus flexibles et risquent moins de casser quand vous sectionnerez les supports. Les points de contact restants peuvent être poncés avec du papier de verre de grain 1 000 après post-polymérisation. 

Pour les durées et les paramètres de post-polymérisation, voir ici pour la Form Cure V2, et ici pour la Form Cure V1. 

Attachez les pièces post-traitées à un arbre de coulée en cire à l’aide de cire fondue. Faites fondre la cire pour lisser la jonction entre chaque modèle imprimé et sa carotte de coulée.

Disposez les pièces les plus épaisses en bas et les plus fines en haut de l’arbre. Les pièces imprimées en 3D peuvent nécessiter légèrement plus d’espace entre elles qu’un arbre de coulée en cire traditionnel. Si vous moulez des pièces volumineuses à « parois fines », veillez à boucher à la cire tous les trous de drainage pour éviter que du produit de moulage pénètre à l’intérieur de la pièce imprimée.

Formlabs ne recommande pas de plonger les modèles imprimés en 3D dans un « film de poteyage ». Les films de poteyage peuvent interférer avec la faculté de la résine à perdre sa cire liquéfiée lors du chauffage.

Les étapes qui suivent sont une procédure standard pour la préparation de tout moufle de moulage à la cire perdue. Une machine de coulée sous vide aide à mélanger le produit de moulage de manière homogène, à le dégazer et à le couler facilement et proprement. Cependant, il est aussi possible d’utiliser séparément un mélangeur et une chambre à vide.

Formlabs recommande la poudre de moulage Certus Prestige Optima pour la True Cast Resin, la Castable Wax 40 Resin et la Castable Wax Resin. Cependant, Castable Wax 40 Resin permet une plus grande liberté dans le choix des matériaux de moulage. Si vous moulez des modèles particulièrement élaborés, envisagez d’utiliser un produit de moulage à liaison phosphate plus robuste tel que Nobilium Microfire. Quand vous utilisez des produits de moulage alternatifs, respectez les recommandations de brûlage du fabricant.

Placez le châssis de moulage dans le four de brûlage et chauffez en respectant la courbe de brûlage recommandée. Ajustez le cycle de brûlage en fonction des instructions du fabricant du matériau de moulage, de la taille du moufle et de la quantité de matériau imprimé.

Formlabs recommande d’utiliser un four bien ventilé (avec admission et extraction d’air) pour garantir un apport en air dans toute la chambre de brûlage et pour évacuer sans risque toute la résine vaporisée.

Des cycles de brûlage nettement plus courts (quatre à huit heures) sont limités aux géométries légères et aux matériaux de moulage à liant phosphate haute résistance. Un produit de moulage à liaison phosphate permettra un brûlage plus rapide avec toutes les résines de moulage Formlabs.

Conseils :

• La ventilation est capitale mais elle peut réduire la température au sein du four. Surveillez la température du four et du moufle et ajustez votre processus pour développer une courbe de brûlage adaptée à votre propre équipement.
• Si vous utilisez une ventilation active, augmentez l’aspiration autant que possible pour améliorer le flux d’air dans tout le four.
• Si le four est plein, le brûlage de chaque moufle sera moins efficace. Associez un générateur d’oxygène ou une arrivée d’air basse pression au four pour augmenter le flux d’air.

Retirez le moule du four et coulez le métal. Des machines de coulée centrifuge ou sous-vide comme la Neutec J2R (USA) et la Indutherm MC-series (EU) sont simples à faire fonctionner et à contrôler. Après moulage, trempez prudemment le moule dans l’eau et débarrassez-le du produit de moulage.

Formlabs a testé des pièces coulées en or, en argent et en bronze à partir de modèles en True Cast Resin, Castable Wax 40 Resin et Castable Wax Resin. La compatibilité avec les métaux moulés est avant tout une propriété du produit de moulage. Différents métaux nécessitent des degrés de thermorésistance divers de la part du produit de moulage.

Les résines de moulage direct Formlabs nécessitent des températures d’au moins 732 °C pour compléter le cycle de brûlage. En cas de doute sur la compatibilité de la résine avec un matériau de moulage spécifique, consultez le fabricant.

Formlabs propose True Cast Resin, Castable Wax 40 Resin et Castable Wax Resin pour la coulée de bijoux par moulage à la cire perdue. Castable Wax 40 Resin est conçue pour offrir une flexibilité accrue de sa courbe de brûlage et ce matériau est plus indulgent avec ceux qui débutent dans le moulage en résine. Castable Wax Resin exige un respect plus strict des directives de brûlage et des contraintes géométriques pour obtenir un résultat de moulage de haute qualité.

Les courbes recommandées pour chaque matériau sont indiquées ci-dessous pour une utilisation avec Certus Prestige Optima ou un matériau de moulage équivalent.

Consultez ici un récapitulatif complet des durées et des températures en fonction du matériau de moulage et du métal dans notre guide d’utilisation de True Cast Resin. 

Le processus d’impression fluide, la haute précision et la finition de surface lisse offerts par les imprimantes 3D Formlabs vous permettent de passer directement de la conception à la production. Que vous imprimiez en 3D des modèles d’essai pour les clients, des pièces de joaillerie personnalisées prêtes à mouler ou des masters de moule réutilisables pour une production de bijoux en série, Formlabs a le matériau qu’il vous faut. Découvrez les imprimantes 3D SLA Formlabs pour en savoir plus, ou contactez notre équipe commerciale afin de trouver la solution adaptée à votre application. 

Nous remercions tout particulièrement Lars Sögaard Nielsen et KEA (Copenhagen School of Design and Technology) d’avoir permis à Formlabs de documenter leur procédé de fonderie.