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Dans le monde de l'ingénierie et de la conception, un support est un composant mécanique souvent sous-estimé. Pourtant, il joue un rôle essentiel, devant maintenir, soutenir et aligner des pièces cruciales d'un assemblage, généralement tout en subissant des charges mécaniques importantes, des vibrations et des conditions environnementales. La qualité de la conception et de la fabrication du support est cruciale, car l'intégrité, la fiabilité et la durée de vie de l'ensemble de l'assemblage en dépendent. Cela soulève une question importante : Quelles sont les méthodes de fabrication des supports ?
Le choix du moyen de fabrication n'est pas une question à laquelle on peut répondre par une méthode universelle. Il dépend en grande partie du matériau, de la complexité, des volumes, du budget et de la précision requise. Dans cet article, nous aborderons les méthodes de fabrication les plus courantes pour les supports, en accordant une attention particulière à l'usinage CNC pour les supports, le procédé qui définit la référence en termes de polyvalence et de précision, et une compétence clé ici chez Falcon CNC Swiss.
Il existe plusieurs façons de transformer les matières premières en supports fonctionnels par fabrication. Elles se répartissent généralement en trois catégories : soustractive, formative et additive.
Méthodes de fabrication soustractives : La matière est retirée d'un bloc solide de matériau pour obtenir la pièce finie. (Usinage CNC)
Méthodes de fabrication formatives : Le matériau est mis en forme en utilisant des forces, de la chaleur ou des matrices. (Fabrication de tôlerie, moulage sous pression.)
Méthodes de fabrication additives : Le matériau est construit petit à petit jusqu'à ce que la pièce soit formée. (Impression 3D.)
Nous examinerons chaque méthode tour à tour.
Cette technique est de loin la méthode de fabrication de supports la plus répandue pour les grands volumes, en particulier pour les supports d'unités électroniques grand public, les boîtiers et les applications automobiles.
Méthode de fabrication : - Cela implique la découpe, le pliage et l'assemblage de tôles minces. Les procédés suivants sont les principaux concernés :
- Découpe laser :- Utilisation d'un laser de forte puissance pour découper des formes 2D complexes et détaillées dans la tôle.
- Poinçonnage/Estampage :- Une matrice peut être utilisée pour poinçonner des trous et/ou des formes dans la tôle.
- Pliage :- Une presse plieuse est utilisée pour plier la tôle qui a été découpée en forme bidimensionnelle dans sa configuration 3D finale.
Avantages : - Ce procédé est la méthode la moins chère pour produire des supports en grands volumes, l'outillage une fois fabriqué permet des cadences de production élevées, le rapport résistance/poids peut être excellent pour les parois minces.
Inconvénients : - L'épaisseur de paroi est limitée à une épaisseur uniforme, la complexité géométrique est limitée aux formes pouvant être traitées par pliage, le soudage, etc. peut être nécessaire pour l'assemblage, ce qui peut générer des contraintes dans le composant.
Le moulage consiste à former une cavité de la forme souhaitée dans laquelle du métal en fusion est versé.
Procédé : Les méthodes de moulage courantes sont le moulage sous pression (pour les métaux non ferreux tels que l'aluminium et le zinc) et le moulage à la cire perdue (pour les géométries plus complexes en acier et titane).
Avantages : Bon pour obtenir des géométries solides très complexes difficiles à usiner, cadences de production élevées pour le moulage sous pression, presque aucun gaspillage de matière.
Inconvénients : Résistance et état de surface pas aussi élevés qu'avec l'usinage, la porosité peut être un problème, le coût de l'équipement nécessaire (moules) est excessif, précision dimensionnelle moindre nécessitant généralement un second usinage pour les caractéristiques critiques.
Bien que cette méthode soit révolutionnaire pour le prototypage et pour les pièces très complexes en faible volume, elle est moins utile pour les supports structurels.
Procédé : L'impression 3D MÉTAL (DMLS, SLM) est utilisée pour construire des supports à partir de couches de poudre métallique.
Avantages : Liberté de conception sans précédent, peut être employée pour construire des canaux internes ainsi que des formes organiques impossibles avec toute autre méthode possible, aucun coût d'équipement à considérer, excellent pour le prototypage rapide.
Inconvénients : Généralement moins de résistance mécanique et de fatigue que les pièces en métal corroyé et usinées. De plus, prix à la pièce plus élevé, cadences de construction plus lentes, nécessite généralement une finition de surface.
Passons maintenant à une description détaillée de la méthode qui est la spécialité de Falcon CNC Swiss - l'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC), un processus soustractif dans lequel un logiciel programmé sur un ordinateur est utilisé pour déplacer les outils et machines d'usinage.
Pourquoi l'usinage CNC est la meilleure méthode pour les supports à haute sollicitation.
Bien que toutes ces méthodes aient leur place, lorsque l'emploi des plus hauts niveaux possibles de précision, de résistance et de fiabilité est souhaité, l'usinage de précision CNC des supports est le procédé utilisé.
Le processus d'usinage CNC pour les supports :
Conception et programmation : Un modèle tridimensionnel (CAO) est créé puis transformé en instructions pour l'utilisation de l'usinage (FAO) sur la machine CNC.
Matériau : Un bloc solide de matériau (billette) est sélectionné parmi l'aluminium, l'acier inoxydable, le titane ou les plastiques techniques.
Usinage : La machine CNC (une fraiseuse, un tour ou un tour de type suisse) utilise une variété d'outils de coupe pour enlever la matière de manière satisfaisante, en suivant fidèlement la forme numérique avec laquelle ils sont programmés.
Finition : Les pièces sont ébavurées et un traitement de surface secondaire peut être appliqué, comme l'anodisation, le plaquage et la peinture.
Précision et tolérances inégalées : L'usinage CNC peut maintenir des tolérances aussi serrées (± 0,0005 pouce ou mieux) ce qui garantit un ajustement et un alignement parfaits dans l'assemblage final. Ceci est vital dans les supports pour l'aéronautique, le médical et l'optique.
Résistance et intégrité du matériau : Les pièces CNC sont fabriquées à partir d'un seul bloc de matériau corroyé, contrairement au moulage ou à l'impression 3D (structure de grain homogène, etc.), ce qui élimine le risque de porosité, offrant ainsi nécessairement plus de résistance, une durabilité accrue, une meilleure résistance à la fatigue, etc.
Flexibilité de conception exceptionnelle : Les machines CNC offrent la possibilité d'une complexité géométrique infinie, avec des caractéristiques très complexes. De plus, des filetages profonds et des angles aigus peuvent être produits facilement, ce qui est difficile ou impossible à obtenir par fabrication ou moulage. Cela permet à l'ingénieur de concevoir pour la meilleure fonction nécessaire, plutôt que pour la fabricabilité.
Très bon état de surface : Les pièces sortent de la machine avec un excellent état de surface, éliminant presque toute finition de surface secondaire.
Prototypage et production rapides : Bien qu'aucun outillage ne soit requis, les configurations CNC modernes permettent un passage rapide du concept à la pièce finie, ce qui les rend adaptées à la fois aux prototypes uniques et aux séries de production de moyenne à grande quantité.
| Caractéristique | Usinage CNC | Tôlerie | Moulage |
|---|---|---|---|
| Précision | Excellente | Bonne | Moyenne |
| Résistance | Excellente | Bonne | Moyenne à bonne |
| Complexité |
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