Choisir entre une mécano-soudure, une pièce de fonderie et une pièce usinée dans la masse
Trois voies peuvent produire la même pièce de structure. La moins chère se décide surtout par la taille et la quantité, et la décision est généralement prise avant que quiconque regarde un taux horaire machine.
Les trois voies, un paragraphe chacune
Une mécano-soudure usinée, ce sont des tôles, des tubes ou des profilés découpés à dimension, soudés pour former la pièce, généralement détensionnés, puis usinés là où la tolérance doit tenir. Vous achetez de la matière et de la main-d’œuvre. Il n’y a aucun outillage à payer en dehors des montages.
Une pièce de fonderie est coulée à une forme proche de la cote finale dans un moule réalisé à partir d’un modèle ou d’une coquille, puis usinée sur les faces qui comptent. Vous payez le modèle une fois, puis une pièce moins chère et plus rapide à chaque fois ensuite.
Une pièce usinée dans la masse est taillée dans un bloc ou dans une tôle épaisse. Rien n’est assemblé, rien ne se déforme sous l’effet du soudage, et vous payez chaque kilogramme de matière qui finit en copeaux.
La taille : là où la mécano-soudure gagne
Au-delà d’un cube d’environ 300 mm, l’usinage dans la masse commence à paraître absurde. Vous achetez un bloc, vous payez pour en enlever la plus grande partie et vous payez encore les heures machine qui font cet enlèvement. Une structure soudée achète de la tôle au prix de la tôle et ne coupe que là où un outil est nécessaire.
Les pièces de fonderie grandissent aussi, mais chaque augmentation de taille fait monter le coût du modèle, restreint les fonderies capables de la prendre et accroît le risque. Un bâti de machine de 3 m en fonderie est un vrai projet avec un vrai délai. En mécano-soudure, c’est un mardi ordinaire pour un atelier doté d’une halle et d’un pont roulant assez grands.
Il existe aussi un plafond pratique du côté de l’usinage. Un châssis peut être soudé bien plus grand qu’il ne peut être usiné en une seule prise, c’est pourquoi l’encombrement et le nombre de prises de pièce pèsent plus sur le devis que le soudage.
La quantité : là où la fonderie gagne
Le coût du modèle ou de la coquille est payé avant que la première bonne pièce existe. Réparti sur 20 pièces, il fait mal. Réparti sur 2 000, il disparaît.
Les pièces de fonderie sortent aussi plus près de la forme finale, il y a donc moins à usiner et moins de matière achetée par pièce. Sur une conception stable et répétitive en vrai volume, cet avantage par pièce se cumule.
La question à poser n’est pas « combien cette année » mais « combien avant que la conception change ». Une pièce qui sera révisée dans dix-huit mois ne devrait pas payer un modèle.
Délai et première pièce
| Voie | Chemin typique jusqu’à la première pièce |
|---|---|
| Mécano-soudure | Fichiers de découpe, montages, soudage, détensionnement, usinage. Des semaines. |
| Fonderie | Modèle ou coquille, pièce échantillon, validation, production, usinage. Des mois. |
| Usinage dans la masse | Commande de matière, programmation, usinage. Des jours. |
C’est pourquoi les prototypes et les préséries partent si souvent en mécano-soudure, même quand la production est prévue en fonderie. Vous obtenez une vraie pièce, dans le vrai matériau, avec la vraie rigidité, avant d’engager le modèle.
Les modifications de conception après le lancement
Une modification de conception sur une mécano-soudure, c’est un nouveau fichier de découpe et éventuellement un nouveau montage. Sur une pièce de fonderie, c’est une modification du modèle ou un nouveau modèle, plus une nouvelle validation des échantillons. Sur une pièce usinée, c’est un nouveau programme, sauf si la modification exige un bloc plus grand.
Si le produit est jeune et que la conception évolue encore, cette souplesse vaut de l’argent réel, et elle apparaît rarement dans une comparaison de prix.
La question du bâti de machine
C’est sur les bâtis de machine-outil que le débat devient intéressant, car la rigidité n’est pas la seule chose que l’on achète.
L’acier a un module d’élasticité environ deux fois supérieur à celui de la fonte grise, une mécano-soudure en acier bien conçue peut donc être plus rigide, à poids égal, que la pièce en fonte qu’elle remplace. Ce que la fonte apporte, c’est l’amortissement interne. L’énergie vibratoire qui entre dans une structure en fonte s’éteint plus vite que dans une structure en acier soudé, et sur une machine qui coupe du métal, cela compte.
Les chaudronniers contournent le problème. Une mécano-soudure caissonnée avec des nervures internes, remplie d’un matériau amortissant comme un mélange de résine époxy et de granulats, conserve la rigidité de l’acier et retrouve une bonne partie de l’amortissement. C’est un choix de conception avec de vrais compromis, et il vaut mieux le trancher avant que le châssis soit chiffré qu’après le premier essai vibratoire.
Transformer une pièce de fonderie en mécano-soudure
La question se pose quand une fonderie se retire, qu’un délai devient impossible ou qu’une prévision de volume s’effondre. C’est faisable, et ce n’est pas un simple échange de plan.
Ce qui change :
- Épaisseurs de paroi. Les parois coulées sont souvent plus épaisses qu’il n’en faut pour un équivalent soudé, car une pièce de fonderie doit pouvoir se remplir. Reprendre ces épaisseurs en tôle gaspille du poids et du temps de soudage.
- Rayons et congés. Les grands rayons de fonderie deviennent soit un élément usiné, soit un profil de soudure. Ni l’un ni l’autre n’est gratuit.
- Références. Une pièce de fonderie est généralement positionnée sur des surfaces brutes de fonderie pour la première opération. Une mécano-soudure a besoin de références sur lesquelles un montage peut s’appuyer et qui seront usinées.
- Déformation. Une pièce de fonderie n’est pas soudée, elle ne se déforme donc pas sous l’effet du soudage. Une mécano-soudure, si, ce qui fait entrer la surépaisseur d’usinage et le détensionnement dans l’équation.
Prévoyez du temps d’ingénierie pour la transformation. Les pièces qui tournent mal sont celles dont le plan de fonderie a été envoyé tel quel en demandant au chaudronnier de se débrouiller.
Une règle de décision courte
- Grande pièce, volume faible à moyen, conception encore évolutive : mécano-soudure.
- Petite pièce, tolérance serrée, aucun joint admis : usinage dans la masse.
- Conception stable, vrai volume, forme complexe, patience pour l’outillage : fonderie.
Si votre pièce se trouve à la limite, envoyez-la comme demande de devis de mécano-soudure et demandez aux ateliers qui chiffrent ce qu’ils changeraient pour la rendre moins chère. Les chaudronniers qui usinent aussi voient les deux moitiés du coût et vous diront quand la pièce relève d’une autre voie.
Envoyez votre plan et nous le transmettrons à des ateliers qui le soudent et l’usinent dans le même bâtiment.
Questions fréquentes
À partir de quelle quantité une pièce de fonderie bat-elle une mécano-soudure ?
Il n’existe pas de chiffre fixe, car le point de bascule se déplace avec le prix de l’outillage. Une mécano-soudure ne porte aucun coût de modèle alors qu’une pièce de fonderie en amortit un, la question est donc de savoir combien de pièces vous fabriquerez avant que la conception change. Si la réponse est quelques dizaines sur plusieurs années, la mécano-soudure l’emporte généralement.
Une mécano-soudure est-elle moins rigide qu’une pièce de fonderie ?
Pas par nature. L’acier a un module d’élasticité environ deux fois supérieur à celui de la fonte grise, une structure soudée en acier peut donc être plus rigide par kilogramme. Ce que la fonte fait mieux, c’est amortir les vibrations, c’est pourquoi certains bâtis de machine-outil sont encore coulés.
Peut-on transformer une pièce de fonderie existante en mécano-soudure ?
Souvent oui, et c’est une démarche courante quand une fonderie abandonne une pièce ou qu’un délai devient impossible. C’est une reconception et non une substitution, car les épaisseurs de paroi, les rayons et les références adaptés à une pièce de fonderie conviennent rarement à une construction soudée.
Besoin d’un devis pour cette pièce ?
Envoyez le plan. Nous vous mettons en relation avec 3 ateliers au maximum qui la soudent et l’usinent en interne, et nous répondons sous 24 heures ouvrées.
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