Question existentielle sur le procédé de fonte à la cire perdue

Bonjour,

je m'intéresse depuis quelques temps à la fonte à la cire perdu, ou plutôt au PLA perdu.
L’intérêt est évidemment la vitesse de réalisation d'une idée au format CAO vers une pièce métallique presque fini (nécessite parfois quelques usinages) en utilisant la puissance de l'impression 3D.

Je me posais une question en tant qu'ignare complet du domaine:

Lorsque l'on a fait fondre/bruler le modèle en plastique (ou cire, ou mousse) et qu'on a une belle empreinte de la pièce dans un bloc de plâtre, pourquoi fait-on l'effort de fondre l'aluminium(ou autre métaux, même si c'est l'alu qui m'intéresse vraiment) dans un creuset pour ensuite ensuite le couler le moule?
En tant qu'ignare, j'ai imaginé que l'on pourrait supprimer cette "dangereuse" étape de coulée en déposant directement des pellets d'aluminium (en quantité suffisante) dans l'empreinte du moule puis déposer le moule dans un four qui serait à une température un peu supérieur au point de fusion du métal (environ 750°C par exemple). L'aluminium se liquéfierait et aurait tout le temps de bien épouser la forme du moule avant que l'on ressorte le moule du four et le laissions refroidir.

Ayant essayé de répondre par moi-même à cette question à grand coup de recherche sur google, j'ai trouvé deux problèmes potentiels:
1. On a pas l'occasion de déposer du borax pour supprimer l'oxyde d'aluminium. -->ma réponse serait de mettre le borax au moment ou l'on dépose les pellets (froid) dans l'empreinte du moule en plâtre.
2. Le plâtre ayant cuit pendant toute la montée en chaleur de l'aluminium, il s'est déshydraté (ou sèché, ou autre terme pour designer le fait le recuire pour le réutiliser) et est devenu friable, laissant ainsi des morceaux de plâtre flotter dans l'aluminium en fusion. ---->ma réponse serait de mélanger du plâtre avec du sable assez fin dans le but de rendre la matière du moule plus résistance à l'abrasion et au brasage que l'aluminium lui ferai subir

Voila, si vous avez des réponses (et que vous êtes d'accord de faire mon éducation ), je serais très heureux d'aller me coucher moins con.

Bonjour,
Je te remercie pour cette explication on ne peut plus claire.
Tu dis qu'il faut beaucoup plus de métal liquide que le volume de la pièce, je me demandais dans quelles proportions (combien de %volumique en plus)? En fait je me disais qu'il serait possible de refroidir la pièce de manière lente et controlée(puisque le moule est dans un four que l'on peut régler) et passer la transition liquide-solide très lentement et ainsi l'empreinte de la pièce aurait tout son temps pour "aspirer" exactement la quantité de métal nécessaire.

Ah et autre question:
pour les oxydes qui seraient dans le moule et créeraient des défauts, est-ce que l'addition de borax au fond de l'empreinte avant de déposer les pelets aurait-il un effet désoxydant au moment de la fusion? sur les vidéos je vois toujours les gens rajouter le borax dans l'aluminium en fusion et par dessus et je me demande si le borax doit être déposé au dessus de l'aluminium en fusion pour être directement en contact avec l'oxyde d'aluminium (qui devrait être logiquement en train de flotter en dessus du métal en fusion) ou si le mélanger avec l'alu froid dans le creuset avant de le fondre aurait le même effet désoxydant?

Bonjour,
j'imaginais mettre des pellets à base de métal d'apport pour soudure tig alu (pour commencer puisque j'ai ca sous la main), du coup la dimension serait des cylindres de 3mm de diamètre sur 4-5mm de long.
Je me disais que les parties oxydées qui n'auraient pas été neutralisées par le borax devraient gentillements remonter à la surface(?), au même titre que les bulles.
Le système aurait été un petit four électrique de fonderie de métaux précieux (max 1200°C, que je possède déjà) avec un système de vide (j'ai également la pompe) par le dessous du moule en plâtre (qui serait coulé dans un tube en inox). Une fois les pellets fondu à l'intérieur de l'empreinte, j'enclencherai le vide pour enlever les bulles restantes dans l'aluminium liquide.
Est-ce d'après vous une idée complètement saugrenue dénuée de tout sens pratique?

jo69, je ne suis pas sur de bien comprendre ton message. Qu'entends-tu par "avoir un refroidissement diriger"?

Bonsoir,
merci pour toutes ces réponses.
serge91: pour le volume, j'aurais quelque chose entre 10 et 1000cm3 (grand max) et l'idée aurait été d'avoir un procédé qui est relativement "robuste" à toutes sortes de formes, du genre de celles qui sont imprimées en 3d, le genre de pièces dessinées pour êtres "fonctionnelles" sans se préoccuper du procédé de fabrication (raisonnement d'amateur relativement souvent utilisé par les amateurs d'impression 3d).

Je comprends maintenant que l'intérêt d'un creuset dans le procédé de coulée à la cire perdue est la pour :
1. avoir une masse de métal liquide dénuée de bulle d'aire à l'intérieur, ces bulles d'aires ne pourrait pas s'évacuer à travers des canaux de faibles sections car les tensions des surfaces dans l'interface métal-air seraient trop importantes (à moins de créer des conduits d'évacuations de section importante).
2. conduire la chaleur du four jusqu'au métal liquide à travers un creuset conducteur de chaleur. Le plâtre étant un matériau relativement isolant, on ne peut pas compter sur la conduction, et la convection serait inexistante car il y aurait le vide.

pour ce qui est de la résistance du plâtre, j'imagine qu'il tient aisément une température de 800°C durant quelques heures sans se déformer, est-ce que je me trompe?

Pour le refroidissement dirigé, j'ai lu un petit brevet que j'ai trouvé sur google et il semblerait que ca soit une bonne idée de mettre le bas de la forme à moulé en contact avec un conducteur thermique (un cylindre en cuivre?) permettant de faire un pont de chaleur pour refroidir du bas vers le haut comme le décrit jo69, donc on pourrait maitriser cet aspect assez facilement (?).

Maintenant et pour ne pas abandonner trop facilement mon idée, je pourrais très bien avoir un creuset en face de l'entrée de l'empreinte et faire pivoter le four (contenant le creuset et le moule face à face) pour laisser s'écouler le métal dans l'empreinte (comme le décrit gaston48), toujours en faisant le vide par dessous le moule. Mais qu'en serait-il résistance du creuset? existe-t-il un matériau qui ne s'oxyde pas et qui tient "indéfiniment" les contraintes liées à une température de l'ordre de 800°C ainsi que les contraintes chimiques que l'aluminium peut lui faire subir? Dans ma tête il me vient plusieurs solutions:
1. un creuset en acier inoxydable: point de fusion plus haut que l'alu et anti oxydant mais je vois que dans le diagramme de phase alu-fer, il y a des phases de mélanges à partir de 650°C (donc avant le pt de fusion de l'alu), ce qui veut dire qu'il y a un mélange fer alu (si j'ai bien compris?)
2. un creuset en graphite: ça me semble parfait pour quelques coulées puisque c'est stable chimiquement (avec l'alu en fusion en tout cas), résistant aux chocs thermiques, bon conducteur de chaleur. Mais d'après ce que j'ai compris, le graphite se fait "bouffer" par l'oxygène et après quelques coulées c'est le creuset qui se rompt, du coup cette solution de m'intéresse pas.
3. un creuset en céramique: ça me semble très bien, je ne connais pas les performances en terme de conduction thermique, et une fois l'aluminium coulé dans le moule, est-ce qu'une partie de l'aluminium va-t-elle restée "collé" dans les bords du creuset et le détruire rapidement avec des petits bouts d'alu qui se dilate/compact avec le chaud/froid(lors d'utilisation répétée)? est-ce que ces creusets sont fiables sur le long termes ou une rupture est à prévoir à partir d'un certain nombre de coulée?