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N° 73 - Juin 2006 |
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L’autre solution
Alpha 3D joue la carte des nouveaux procédés...
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N° 838 - Mars 2006 |
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Les moulistes
veulent sortir la tête de l'eau
Alpha 3D (15 personnes en France) fait partie de ceux
qui ont réussi à surfer sur la vague
des délocalisations ...
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N° 156 - Avril/Mai 2005 |
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Le moule d’injection par fonderie rapide
Alpha 3D est aujourd’hui capable de prendre en charge l’industrialisation complète d’un nouveau produit, du moule prototype avec la réalisation de pièces bonne matière jusqu’à la fourniture d’outillages séries...
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N° 864 - Janvier 2005 |
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Des moules plus légers par fonderie rapide
Le procédé ALPHA MOLD réduit d’environ 30% le coût et le temps de fabrication des moules d’injection thermoplastique...
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N° 10 - Décembre 2004 |
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Moules d’injection : Alpha 3D réduit les coûts et les délais !
Fruit d’un programme de R&D débuté il y a 4 ans, le Project Alpha Mold repose sur un constat simple : 80% du prix d’un moule provient du coût de la matière première additionné aux coûts de son enlèvement lors de la mise en forme par usinage...
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N° 2942 - Décembre 2004 |
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Les alvéoles optimisent les moules d’injection
La technologie d’évidemment des corps d’outillage développé par Alpha 3D réduit considérablement leurs coûts. Tout en augmentant leurs qualités thermiques en fonctionnement ...
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N° 56 - 8 Novembre 2004 |
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Un moule d'injection par fonderie rapide
La société Alpha 3D, spécialisée dans la conception et réalisation de moule d’injection, a conçu un système de moules « Alpha Mold » réalisés par apport de matière grâce à un procédé de fonderie rapide. Ce principe permet de réduire les coûts, les poids, les délais de réalisation des moules ainsi que le temps de cycle
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N° 73 - Juin 2006
N° 838 - Mars 2006
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Alpha 3D joue la carte des nouveaux procédés...
...L’autre solution, c’est de produire dans les pays émergents pour réduire les coûts. Alpha 3D (15 personnes en France) fait partie de ceux qui ont réussi à surfer sur la vague des délocalisations en prenant pied successivement au Portugal, à Taiwan, à Hong Kong et en Chine. Aujourd’hui, l’entreprise a basculé l’ensemble de sa production à Yuyao, le bassin de la plasturgie situé dans la province chinoise de Zhejiang.
Alpha 3D dispose d’un centre technique de
2 500 m²
, entièrement destiné à l’industrialisation de moules pour l’injection. Pour réussir son implantation en Chine, le mouliste a dû repenser son métier : il a opté pour un système de co-ingénierie entre les équipes chinoises et françaises afin de conserver le contrôle du produit. La démarche est loin d’être aisée (il aura fallu trois ans pour atteindre le niveau de qualité français) mais s’avère payante : la Chine propose des moules à des prix inférieurs de 30 % à 50 % par rapport aux prix en Europe. Alpha 3D Group entend bien poursuivre sur sa lancée et affiche un objectif de production de 400 à 500 moules par an à l’horizon 2007...
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N° 156 - Avril/Mai 2005 |
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Le moule d’injection par fonderie rapide
Fin 1999, Bruno Bellouard, gérant d’Alpha 3D, mouliste de la région d’Angers (Ste Gemmes sur Loire) spécialisé dans les moules prototypes et petites séries, s’inquiète de la pression des donneurs d’ordre visant à réduire les coûts et les délais de fabrication des outillages et, après un audit dans plusieurs pays, décide de s’implanter au Portugal (Alpha 3D Iberica) puis dans la région de Ningbo, près de Shanghai où il créé, en 2001, la filiale Alpha 3D China. En 2004, une troisième entité verra le jour à Hong Kong (ATD Asia Import Export Co, LTD). Stratégiquement, Alpha 3D s’est positionné, dès sa création en 1994, sur le marché niche des moules prototypes et petites séries, fournisseur de rang 5 au démarrage de son activité, la société s’est hissée auprès certains clients comme fournisseur de rang 1 à 2.
Alpha 3D est aujourd’hui capable de prendre en charge l’industrialisation complète d’un nouveau produit, du moule prototype avec la réalisation de pièces bonne matière jusqu’à la fourniture d’outillages séries (de quelques milliers à plusieurs millions de pièces/an).
En 2004, Alpha 3D a généré un chiffre d’affaires de 4 millions d’euros, avec un ratio de 50/50 entre ses entités Europe et ses entités Asie.
L’essentiel de son activité est basée sur la fourniture d’outillages de
500 kg
à 15 T. Pour les gros moules, où le coût de la matière première additionné au coût de son enlèvement lors de la mise en forme par usinage représente 80 % du prix de l’outillage, un nouveau concept, baptisé Alpha Mold, a été breveté, issu d’un programme R&D financé par l’ANVAR (Pays de
la Loire
), avec le concours de
la SERAM
(Société d’Etude et de Recherche des Arts et Métiers), de l’ENSAM (Ecole Nationale Supérieures des Arts et Métiers) d’Angers et de l’ICAM (Institut Catholique des Arts et Métiers) de Nantes. L’objectif étant de réduire les coûts et les délais de réalisation des moules, Alpha 3D a orienté ses recherches sur la mise au point d’un procédé de fonderie rapide, permettant de réaliser un outillage par apport de matière, avec juste une opération de finition par usinage.
Dans un premier temps, Alpha 3D part d’un fichier CAO moule pour fabriquer un maître modèle en matériau fusible équipé de son système de remplissage et de masselottage. Le modèle fusible étant réalisé dans une matière facile à usiner ou par procédé de prototypage rapide, cette étape s’avère rapide et économique. Dans un second temps, le maître modèle est utilisé pour réaliser un moule de fonderie en sable, qui permet de couler, par gravité, la forme de base du moule (Matrice et Poinçon). En fin de chaîne, il ne reste alors qu’à effectuer une opération de finition qui consiste à enlever par usinage classique la surépaisseur laissée sur le brut de fonderie. « La principale complication ne résidait pas dans l’obtention de la forme du moule mais essentiellement dans la tenue mécanique de cette nouvelle configuration », confie Bruno Bellouard. La conception de ce nouveau type de moule a été réalisé selon la méthodologie classique appliquée aux outillages en acier forgé : maillage modèle CAO/ calcul par éléments finis, étude rhéologique, applications de cas de charges (pression d’injection + force de fermeture), calcul des déformations, définition d’un coefficient de sécurité. Au terme de cette étude, il est apparu qu’une partie du noyau de l’outillage est surdimensionné par rapport aux contraintes locales, ce qu’O. Tonin avait mis à profit en évidant certaines parties du noyau de l’outillage de peau de bouclier X70.
Bruno Bellouard a poussé l’optimisation en créant des alvéoles dans les éléments moulants, ce qui permet d’une part d’alléger la structure et d’autre part de faire circuler un fluide caloporteur entre les cellules des alvéoles. La simulation par le calcul a été poussée jusqu’à définir la géométrie optimale des alvéoles. La seconde étude confiée à l’ICAM de Nantes (Etude thermique) a révélée qu’un moule de « pare boue » de type coque alvéolaire permet de multiplier les échanges thermiques d’un facteur 10, comparés à un moule à noyau plein.
Cette dernière étude est particulièrement enthousiasmante car elle met en évidence un gain d’environ 35 % sur le temps de refroidissement. Le concept coque alvéolaire permet de faire circuler des fluides à différentes températures dans différentes zones du moule !
Alpha 3D, qui a protégé son invention par un brevet français de 2003, étendu à l’Europe en 2004, est actuellement à la recherche de partenaires pour industrialiser ce concept de moule dont les bénéfices utilisateurs sont les suivants : allègement moule (-30 à -50 %), heures de fraisage CN (-35 %), temps de cycle injection / refroidissement (-35 %), délai de réalisation du moule (- 30 %).
« Dans un premier temps, nous souhaitons développer le procédé en association avec des partenaires européens », nous a confié Bruno Bellouard, le 10 mars dernier à la rédaction de Formes. L’enjeu, pour la filière française des moulistes, serait de conserver la fabrication des moules de grande dimension, car c’est précisément pour ce type d’applications que le procédé « Alpha Mold » a été conçu. La filière devra faire preuve de réactivité car, dans une économie mondialisée, les nouvelles circulent à la vitesse de l’ADSL… La preuve, Alpha 3D, a déjà été contacté par un mouliste chinois, ayant découvert l’existence du procédé « Alpha Mold » en consultant le site internet de la société....
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N° 864 - Janvier 2005
En haut, un moule brut de fonderie obtenu par le procédé Alpha Mold. En as, le même moule après usinage et finition. |
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Des moules plus légers par fonderie rapide
Le procédé ALPHA MOLD réduit d’environ 30% le coût et le temps de fabrication des moules d’injection thermoplastique.
Spécialiste des moules d’injection plastique, Alpha 3D a imaginé une nouvelle voie de production : le procédé Alpha Mold consiste à produire ces outillages par fonderie rapide, avec juste une opération de finition par usinage. Alpha 3D part d’abord d’un fichier CAO pour produire un maître modèle en matériau fusible.
Une structure alvéolaire pour alléger le moule
Ce modèle permet ensuite de fabriquer un moule de fonderie en sable où sera coulée, par gravité, la forme de base du moule. Enfin, le brut de fonderie n’a plus qu’à être traité par usinage classique pour éliminer les surépaisseurs.
Le procédé Alpha Mold est le résultat de quatre ans de R&D avec l’Ensam (Angers) et l’Icam (Nantes).
« La principale innovation réside dans la création d’une structure alvéolaire qui, tout en allégeant davantage le moule, permet de faire circuler un fluide caloporteur lors de son utilisation en production, explique Bruno Bellouard, fondateur d’Alpha 3D.
Cette approche d’optimisation de la thermique de l’outillage permet de réduire les temps de cycle d’injection.
La principale difficulté n’était pas liée à l’obtention de la forme du moule. Mais plutôt à la tenue mécanique de cette nouvelle configuration, dont le modèle mécanique a été entièrement validé par simulation numérique.
Alpha 3D chiffre les atouts de cette technique : un allégement de 50% du moule, un temps de fraisage optimisé de 35%, une réduction de 30% du temps de cycle d’injection et de 30% du délai de réalisation des moules, ainsi qu’une baisse des coûts de 30 à 40%.
M.L.T
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N° 10 - Décembre 2004 |
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Moules d’injection : ALPHA 3D réduit les coûts et les délais !
Fruit d’un programme de R&D débuté il y a 4 ans, le Project Alpha Mold repose sur un constat simple : 80% du prix d’un moule provient du coût de la matière première additionné aux coûts de son enlèvement lors de la mise en forme par usinage.
Un procédé simple et économique.
Bruno Bellouard, fondateur de la société Alpha 3D spécialisée dans la conception et réalisation de moules d’injection a depuis un seul objectif : Créer un procédé simple et économique afin de réduire les coûts et les délais de fabrication ! Aujourd’hui le pari est gagné, car le procédé Alpha Mold permet de réaliser un moule d’injection par apport de matière avec juste une opération de finition par usinage.
Financé par l’ANVAR (Pays de
la Loire
), ce projet a également été développé avec le concours de
la SERAM
, et de l’ENSAM d’Angers et de l’ICAM de Nantes. Tous ces protagonistes ont travaillé ensemble afin de mettre au point un procédé techniquement révolutionnaire et efficace. Ils ont dû pour cela trouver des solutions concrètes face aux difficultés qui se sont présentés lors de leurs recherches. La principale complication ne résidait pas dans l’obtention de la forme du moule mais essentiellement dans la tenue mécanique de cette nouvelle configuration. En effet, les moules, qu’ils soient en aluminium, en fonte ou en acier, doivent pouvoir résister aux pressions et aux contraintes de production sur des presses de gros tonnage.
Une structure alvéolaire
Pour ce faire, il a fallu entièrement valider le modèle mécanique par simulation numérique. L’innovation réside dans la création d’une structure alvéolaire qui, en allégeant davantage le moule, permet de faire circuler un fluide caloporteur lors de l’utilisation en production et d’optimiser ainsi la thermique du moule. Une étude comparative réalisée sur un moule de grande dimension réalisé par Alpha 3D démontre entre autre une réduction de 50% de poids (une réduction importante dans un contexte où le coût de l’acier a subi une augmentation de 30% en six mois), 35% d’optimisation du temps de fraisage CN (car il s’agit juste d’une opération de parachèvement de plus un usinage dans la masse) et une baisse des coûts de 30% à 40 % !
Le procédé « Alpha Mold » fait l’objet d’un brevet européen lui permettant d’être commercialisé dans de nombreux pays. Les moules peuvent être fabriqués en aluminium, en fonte et en acier, en fonction des besoins et des applications. Un programme R&D est actuellement en cours pour permettre l’adaptation de ce nouveau procédé à des outillages série.
Le procédé de fonderie rapide en quelques mots
Pour concevoir ces nouveaux moules, Alpha 3D part dans un premier temps d’un fichier CAO moule pour fabriquer un maître modèle en matériau fusible équipé de son système de remplissage et de masselottage.
Le modèle fusible étant réalisé dans une matière facile à usiner ou par procédé de prototypage rapide, cette étape s’avère rapide et économique. Dans un second temps, le maître modèle est utilisé pour réaliser un moule de fonderie en sable, qui permet de couler, par gravité, la forme de base du moule, qu’il soit en aluminium, en fonte ou en acier. En fin de chaîne, le brut de fonderie du moule ainsi obtenu, il ne reste alors qu’à effectuer une opération de finition qui consiste à enlever par usinage classique la surépaisseur laissée sur le brut de fonderie.
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N° 2942 - Décembre 2004 |
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Les alvéoles optimisent les moules d’injection
La technologie d’évidemment des corps d’outillage développé par Alpha 3D réduit considérablement leurs coûts. Tout en augmentant leurs qualités thermiques en fonctionnement.
Fini les problèmes liés à la hausse des prix de l’acier ? Pour les moulistes en tout cas.
Grâce à une technologie mise au point par Alpha 3D, une PME de Maine et Loire, ils vont pouvoir produire des outillages deux fois plus légers qu’avec des méthodes traditionnelles. Le secret de cette technique inédite baptisée ALPHAMODL ? Des outillages creux. « Nous remplaçons les blocs d’acier pleins usinés par des bruts de fonderie dont le corps est percé d’un grand nombre d’alvéoles », dévoile Bruno Bellouard, gérant de l’entreprise.
Ces alvéoles, perpendiculaires au plan de joint du moule, présentent le double avantage d’économiser de la matière et d’améliorer le comportement thermique de l’outillage. D’une part, elles décuplent les surfaces d’échange de chaleur dans le moule. D’autre part, la création de cloisons ou d’ouvertures entre les alvéoles sur la face inférieures du moule –qui est ensuite recouverte d’une plaque d’étanchéité- permet de générer un circuit de fluide caloporteur interne. « Celui-ci homogénéisera la température ou créera des différences volontaires de températures » explique le chef d’entreprise.
Mise au point depuis quatre ans avec le concours de l’ENSAM d’Angers (au travers de sa société d’étude et de recherche SERAM) et de l’INCAM de Nantes, la technologie d’Alpha 3D met en œuvre une chaîne de processus bien particuliers.
Première étape : un travail numérique.
« Nous partons d’un fichier CAO du moule à réaliser auquel nous ajoutons des carottes d’alimentation et les alvéoles », détaille Bruno Bellouard. La forme des alvéoles, des octogones d’une dizaine de centimètres de diamètre scindés en deux dans le sens de la longueur par une lame de quelques millimètres d’épaisseur (afin d’y permettre la circulation du liquide), a été validée par de multiplies calculs numériques.
La densité et la disposition des alvéoles sont déterminées par des simulations sur ordinateur pour chaque outillage, en tenant compte des contraintes appliquées sur le moule et des caractéristiques du circuit de refroidissement à réaliser.
Des performances qui donnent le vertige
Pour la fabrication, il faut d’abord créer un maître-modèle en résine ou en polystyrène, obtenu par des méthodes de prototypage rapide à partir de données numériques. Celui-ci est alors utilisé en fonderie au sable à modèle perdu pour produire l’ébauche du moule. Reste à usiner l’empreinte qui présente une sur-épaisseur de
10 millimètres
environ. « Cette technique se destine surtout à la fabrication de moules de grandes dimensions » reconnaît Bruno Bellouard. Pour les petites pièces et les moules aux empreintes très peu creusées, les méthodes classiques resteront compétitives. Mais dans son domaine de prédilection, les moules d’injection de planches de bord ou de boucliers d’automobiles ou encore des outillages de roto moulage et de thermoformage, qui sont soumis à des efforts très faibles, les performances d’Alpha mold donnent le vertige.
Commercialisation en 2005
Outre le gain de poids de 50% par rapport à un moule classique, la technique raccourcissait de 30% les temps de fabrication « les moulistes européens les plus performants livrent un moule de grande taille en 12 semaines environ. Nous espérons descendre à 8 semaines », déclare Bruno Bellouard. Avec un coût de fabrication inférieur de 30 à 40% par rapport au moule plein ! Et grâce à l’optimisation du circuit de refroidissement, « les temps de cycle peuvent être améliorés de 30%, avance Bruno Bellouard. Autre avantage de la fonderie, les moules peuvent être produits en aluminium, en acier ou en fonte, selon l’application.
« La commercialisation de la technologie est prévue pour 2005 », annonce Bruno Bellouard. Selon la demande, l’outillage se dirigera vers une offre spécifique ou vers la vente de licence.
Jean-Sébastien Scandella
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N° 56 - 8 Novembre 2004 |
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Des moules d'injection par fonderie rapide
La société Alpha 3D, spécialisée dans la conception et réalisation de moule d’injection, a conçu un système de moules « Alpha Mold » réalisés par apport de matière grâce à un procédé de fonderie rapide. Ce principe permet de réduire les coûts, les poids, les délais de réalisation des moules ainsi que le temps de cycle.
Un procédé simple et économique afin de réduire les coûts et les délais
« Alpha Mold » est le fruit d’un programme de recherche et développement (financé par l’ANVAR du pays de
la Loire
, et développé avec le concours de
la SERAM
, de l’ENSAM d’Angers et de l’ICAM de Nantes) démarré il y a quatre ans par Bruno Bellouard, fondateur de la société. Partant du constat que « 80% du prix d’un moule provient du coût de la matière première additionné aux coûts de son enlèvement lors de la mise en forme par usinage », Alpha 3D a créé un procédé « simple et économique » afin de réduire les coûts et les délais. Résultat : un procédé dont l’innovation réside dans la création d’une structure alvéolaire qui, en allégeant davantage le moule, permet de faire circuler un fluide caloporteur dans les alvéoles situées sous la forme de moulage, lors de l’utilisation en production et d’optimiser ainsi la thermique du moule (temps de cycle optimisé, déformation pièce réduite) en régulant de façon optimale et homogène l’ensemble du moule pendant la production. Car le procédé « Alpha Mold » est constitué d’une coque alvéolaire monolithique dans laquelle le fluide, en contact avec la paroi moulante, circule en continue.
Résister aux pressions et aux contraintes de production
La principale complication résidait dans la tenue mécanique de cette nouvelle configuration. Comme chacun sait, les moules doivent pouvoir résister aux pressions et aux contraintes de production sur des presses de gros tonnages. « Pour ce faire, il a fallu entièrement valider le modèle mécanique par simulation numérique » explique la société. Après étude comparative sur un moule de grande dimension, Alpha 3D avance : des réductions de 50% de poids, de 35% en temps de fraisage CN, de 30% du temps de cycle d’injection, de 30% en délai de réalisation des moules et enfin de 30 à 40% en coût.
Le procédé de fonderie
Pour concevoir ces moules Alpha 3D part, dans un premier temps, d’un fichier CAO moule pour fabriquer un maître modèle en matériau fusible équipé de son système de remplissage et de masselottage. Le modèle fusible étant réalisé dans une matière facile à usiner ou par procédé de prototypage rapide, cette étape s’avère rapide et éconimique. Dans un second temps, le maître modèle est utilisé pour réaliser un moule de fonderie en sable, qui permet de couler, par gravité, la forme de base du moule. En fin de chaîne, le but de fonderie du moule est ainsi obtenu. Il ne reste alors qu’à enlever par usinage classique la surépaisseur laissée sur le brut de fonderie.Le procédé « Alpha Mold » fait l’objet d’un brevet européen. Les moules peuvent être fabriqués en aluminium, en fonte ou en acier. Destinés plus spécifiquement aux marchés des pièces de grosse taille (de 3 à
15 Kg
), aujourd’hui ce procédé permet la réalisation de moule destiné à des petites séries. Un programme de recherche et de développement est en cours pour adapter ce prodécé à des outillages série.
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