La coulée sous cire perdue est un procédé de métaux de précision qui crée des composants complexes avec des tolérances strictes et des finitions de surface excellentes. Il est utilisé dans les secteurs aérospatial, automobile, médical, industriel et de l’énergie.
Comprendre comment les prix de la coulée sous cire perdue sont calculés aide les ingénieurs et les professionnels des achats à optimiser les conceptions, prédire les coûts et faire des choix éclairés de fournisseurs.
Principaux composants de coût de la coulée sous cire perdue
Le prix de la coulée sous cire perdue est composé de plusieurs éléments de coût. Chaque composant contribue au coût total par pièce.
Les principaux éléments de coût sont les suivants :
- Coût de l’outillage et des modèles
- Coût des matériaux
- Coûts de production et de main-d’œuvre
- Frais généraux
- Coût de finition et d’inspection
Nous explorons ci-dessous chaque composante en détail, y compris les données de prix spécifiques le cas échéant.
1. Coût de l’outillage et des modèles
Les coûts d’outillage et de modèles correspondent à l’investissement nécessaire pour produire les modèles en cire et l’outillage associé qui serviront à fabriquer les moules de fonderie. L’outillage représente souvent le poste de dépense fixe le plus important. fonderie et est généralement amorti sur le volume de production.
Outils pour modèles en cire
Les modèles en cire peuvent être réalisés à l’aide de :
- Matrices métalliques :adapté aux volumes élevés
- Outils pour la fabrication additive (cire ou polymère imprimé en 3D) :convient aux petites séries ou aux prototypes
Ventilation des coûts d’outillage
| Type d’outillage | Fourchette de prix typique (USD) |
| matrice à cire à cavité unique | 600 $ – 2 500 $ |
| matrice à cire multicavités | 2 000 $ – 12 000 $ |
| Outillage de prototypage (modèles additifs / imprimés) | 250 $ à 2 000 $ |
| Finition des outils ou traitements de durabilité supplémentaires | 500 $ à 5 000 $ |
En règle générale, les matrices multicavités sont plus rentables pour les grands volumes, tandis que l’outillage de prototypage représente un investissement moindre pour la validation initiale de la conception.
Impact du volume de production sur l’amortissement de l’outillage
Les coûts d’outillage sont généralement répartis sur le volume total de production prévu :
| Volume de production | Coût d’outillage par pièce (exemple) |
| 1 000 unités | 3,00 $ – 12,00 $ |
| 5 000 unités | 0,60 $ – 2,40 $ |
| 10 000 unités | 0,30 $ – 1,20 $ |
| 50 000 unités | 0,06 $ – 0,24 $ |
Plus le nombre de pièces produites est élevé, plus la contribution des coûts d’outillage par unité est faible.
2. Coût des matériaux
Le coût des matériaux comprend l’alliage brut utilisé pour produire la pièce moulée et les matériaux consommables comme la cire et les matériaux réfractaires de la coque.
Niveaux de prix des alliages
Le prix des différents matériaux varie considérablement :
| Catégorie de matériau | Coût relatif | Prix approximatif du matériau par livre (USD) |
| Acier au carbone | Faible | 1,50 $ – 2,50 $ |
| Acier inoxydable | Modéré | 2,50 $ – 4,50 $ |
| Alliage d’aluminium | Modéré | 2,00 $ – 3,50 $ |
| Alliage de nickel | Haut | 15,00 $ – 40,00 $ |
| Alliage de cobalt | Très élevé | 25,00 $ – 60,00 $ |
| Titane | Très élevé | 20,00 $ – 50,00 $ |
Le coût des matériaux représente généralement le principal facteur de variation du prix unitaire. Le choix de l’alliage influe non seulement sur le prix des matières premières, mais aussi sur la consommation d’énergie du four, la compatibilité avec la coque et le rendement.
Rendement et déchets des matériaux
Le coût effectif des matériaux prend également en compte :
- Perte de rendement due aux points d’alimentation, aux canaux d’alimentation et aux carottes de coulée
- enlèvement de ferraille
- Refonte ou réutilisation des matériaux excédentaires
Une bonne conception du système d’alimentation et une réduction des rebuts contribuent à diminuer le coût des matériaux par pièce.
3. Coût de production et de main-d’œuvre
Les coûts de production et de main-d’œuvre comprennent toutes les étapes nécessaires pour transformer les matières premières et les modèles en pièces moulées finies, notamment :
- Injection de cire et assemblage
- Construction et séchage de la coquille
- Déparaffinage et coulée de métal
- Enlèvement des coquilles et nettoyage initial
- Manutention et mise en scène
L’intensité du travail varie en fonction de la taille des pièces, de leur complexité et du niveau d’automatisation.
Ventilation typique des coûts de production
| Scène | Intensité du travail | Impact estimé sur les coûts par pièce (USD) |
| Assemblage de cire | Moyen | 0,30 $ – 0,70 $ |
| Construction de coques et séchage | Haut | 0,50 $ – 1,20 $ |
| Versement et refroidissement | Moyen | 0,40 $ – 0,90 $ |
| Enlèvement et nettoyage des coquilles | Haut | 0,50 $ – 1,50 $ |
Ces coûts varient en fonction du niveau d’automatisation et des tarifs de main-d’œuvre régionaux. Les installations dotées d’une automatisation avancée permettent de réduire les coûts de main-d’œuvre, mais nécessitent souvent des investissements plus importants.
4. Frais généraux
Les frais généraux comprennent les dépenses indirectes affectées à la production, telles que :
- Services publics (électricité, gaz, eau)
- Frais d’exploitation (loyer, sécurité, amortissement du matériel)
- Conformité environnementale et de sécurité
- Systèmes de qualité
- Consommables non associés à une pièce spécifique
Les frais généraux sont souvent répartis par heure ou par pièce, selon les pratiques comptables de l’établissement.
5. Coût de finition et d’inspection
Une fois les pièces moulées extraites de leurs coquilles, de nombreuses pièces nécessitent des finitions et des contrôles de qualité. Ces opérations peuvent engendrer des coûts importants lorsque la précision est essentielle.
Exemples de coûts de finition et d’inspection
| Opération | Coût typique par pièce (USD) |
| Traitement thermique | 0,50 $ – 3,00 $ |
| dépose de portail/contremarche | 0,30 $ – 1,50 $ |
| Meulage/polissage | 0,50 $ – 2,50 $ |
| Usinage | 1,00 $ – 6,00 $ |
| Inspection dimensionnelle | 0,80 $ – 3,00 $ |
| Essais non destructifs | 2,00 $ – 10,00 $ |
Les pièces aérospatiales ou médicales peuvent nécessiter des procédures d’inspection approfondies, ce qui augmente considérablement le prix global.
Comment estimer le prix de la fonderie de précision
Pour estimer le prix de moulage à la cire perdue d’une pièce, il faut additionner tous les éléments de coût et les diviser en conséquence en fonction du volume de production.
Exemple d’estimation des coûts
Hypothèses :
- Matériau : Acier inoxydable 316
- Poids de la pièce : 0,6 lb
- Volume de production : 10 000 unités
- Usinage modéré
- Inspection standard
Coûts estimés par pièce :
| Catégorie de coût | Montant (USD) |
| Amortissement de l’outillage | 0,80 $ |
| Matériel | 3,00 $ |
| Production et main-d’œuvre | 3,20 $ |
| Aérien | 1,50 $ |
| Finition et inspection | 2,50 $ |
| Prix total estimé | 11,00 $ |
Cet exemple montre comment les différents éléments de coût contribuent au prix final estimé à environ 11 $ par pièce.
Conception des pièces et son impact sur les coûts
La géométrie et la complexité des pièces influencent directement le coût du moulage à la cire perdue :
Facteurs de complexité qui augmentent les coûts
- Parois minces ou sections étroites
- Caractéristiques internes profondes
- Grande surface nécessitant une finition lisse
- Rayons multiples et contre-dépouilles
- Assemblages intégrés nécessitant un système de contrôle spécial
Simplifier les conceptions sans compromettre la fonction des pièces peut réduire la complexité de l’outillage et les coûts de main-d’œuvre.
Volume de production et coût unitaire
L’une des variables les plus importantes influençant le coût unitaire est le volume de production, notamment lors de l’amortissement de l’outillage.
Volume de production vs prix
| Volume (Unités) | Outillage par pièce | Fourchette de prix estimée (USD) |
| 1 000 | 8,00 $ | 18 à 25 $ |
| 5 000 | 1,60 $ | 12 à 20 $ |
| 10 000 | 0,80 $ | 10 à 15 $ |
| 50 000 | 0,16 $ | 8 à 12 $ |
Des volumes de production plus élevés réduisent l’impact des coûts d’outillage et améliorent la rentabilité unitaire.
Impact du choix des matériaux sur les prix
Le choix des matériaux influe non seulement sur le coût des matières premières, mais aussi sur la manutention, le temps de cuisson et le contrôle.
Comparaison des coûts des matériaux
| Matériel | Coût par livre (USD) | Impact sur les prix |
| acier au carbone | 1,50 $ – 2,50 $ | Le plus bas |
| Acier inoxydable | 2,50 $ – 4,50 $ | Modéré |
| Alliage de nickel | 15,00 $ – 40,00 $ | Haut |
| Alliage de cobalt | 25,00 $ – 60,00 $ | Très haut |
| Titane | 20,00 $ – 50,00 $ | Très haut |
Le recours à un matériau équivalent mais moins coûteux, lorsque cela est possible, peut réduire le prix global de la pièce moulée.
Différences régionales dans le prix du moulage
Le coût du moulage varie considérablement d’une région à l’autre en raison des tarifs de main-d’œuvre, des coûts de mise en conformité et des infrastructures locales.
Profil de coût régional
| Région | Influence typique des coûts |
| Amérique du Nord | Coûts de main-d’œuvre et frais généraux plus élevés |
| Europe occidentale | Coûts élevés de conformité et de main-d’œuvre |
| Asie de l’Est | Tarifs compétitifs pour l’outillage et la main-d’œuvre |
| Europe de l’Est | Coût de main-d’œuvre modéré, main-d’œuvre qualifiée |
L’approvisionnement mondial permet d’optimiser les coûts, mais il soulève également des questions telles que la logistique et le contrôle de la qualité.
2 types courants de prix de la coulée sous cire perdue
Les différents procédés de fonderie à cire perdue peuvent influencer le prix en fonction des matériaux utilisés, des types de réfractaires et de la préparation du moule.
Coulée sous cire perdue à sol de silice
Dans le moulage à la cire perdue par sol de silice, la coque réfractaire est liée par un sol de silice.
Cette méthode permet :
- Finition de surface supérieure
- Bonne précision dimensionnelle
- Capacité à tolérer des températures élevées
Fourchette de prix typique :
| Volume de production | Prix typique par pièce (USD) |
| 500 unités | 25 $ à 40 $ |
| 2 000 unités | 15 $ à 25 $ |
| 10 000 unités | 10 $–16 $ |
Le moulage par sol de silice est souvent choisi pour les pièces de haute précision aux surfaces complexes nécessitant une finition minimale.
Coulée sous cire perdue au silicate de sodium
Le moulage à cire perdue par la technique du verre soluble utilise un liant à base de silicate de sodium et est généralement moins coûteux que les systèmes à base de sol de silice. Il offre les avantages suivants :
- Coût des matériaux réduit
- Qualité de surface adéquate pour les applications moins exigeantes
- Bonne maîtrise dimensionnelle pour des spécifications modérées
Fourchette de prix typique :
| Volume de production | Prix typique par pièce (USD) |
| 500 unités | 20 à 30 $ |
| 2 000 unités | 12 à 20 $ |
| 10 000 unités | 8 à 14 $ |
Le moulage au verre soluble est souvent choisi lorsque le coût est un facteur plus important que la finition de surface ultra-fine.