Le moulage - a plus de 6000 ans et est toujours couramment utilisé. Les progrès dans la technologie de ce processus ont permis de mouler des pièces de haute qualité avec des tolérances étroites. L'usinage CNC est également omniprésent, mais beaucoup plus récent. Avez-vous déjà pensé à usiner vos moulages habituels ? Ou peut-être vous demandez-vous quelle méthode choisir pour réaliser votre projet ? Dans cet article, nous présenterons deux processus de production et discuterons des avantages et des inconvénients de chacun d'eux. L'acier inoxydable, la fonte ductile et d'autres matériaux ont des propriétés spécifiques dans la pièce usinée. Comment mettre en œuvre les avantages de la géométrie des plaquettes ? Le moulage est-il meilleur que l'usinage de l'acier inoxydable ? Quels sont les inconvénients et les avantages associés ? Nous en parlons ci-dessous !
Qu'est-ce que le moulage ?
Le moulage est un ancien métier qui est toujours utilisé sous de nombreuses formes. Il existe de nombreux types de moulages, mais tous utilisent des moules. Le métal fondu est ensuite versé ou placé dans un tel moule, où il refroidit et durcit dans sa forme finale. Des noyaux ou des inserts peuvent créer des géométries internes complexes. Une fois durcie, la pièce est nettoyée et subit un traitement thermique pour obtenir la finition de surface souhaitée. Parfois, cette opération supplémentaire comprend l'usinage CNC pour obtenir des tolérances plus étroites. Des exemples de ces moulages sont les roues de train, les pédales de bus, les aubes de turbine et les blocs moteur. Ils sont utilisés dans presque toutes les industries, y compris l'automobile, l'aéronautique, les produits de consommation et les dispositifs médicaux. Le moulage est utilisé pour la fonte ductile traitée isothermiquement.
Qu'est-ce que l'usinage et le tournage CNC ?
L'usinage CNC, ou le tournage CNC, fait partie de la technologie de production appelée méthode soustractive, ce qui signifie que l'outil de coupe enlève du matériau pour obtenir la géométrie souhaitée. Un programme informatique utilisant un code indique à la machine où se déplacer et comment couper. Ce processus peut produire des pièces très précises qui sont utilisées pratiquement partout. Les boîtiers métalliques des ordinateurs portables, les petits éléments à l'intérieur des téléphones portables, les composants aéronautiques et automobiles, ainsi que le matériel et les outils sont produits par usinage CNC.
Choix de la méthode de production en fonction de la géométrie - CNC ou moulage
Lors de la conception d'une pièce, on commence généralement par la méthode de production afin de pouvoir planifier des caractéristiques réalistes et réalisables qui sont bien adaptées à la façon de travailler. D'un autre côté, la fonction de la pièce peut nécessiter une taille, une forme ou une géométrie spécifique, ce qui peut à son tour dicter un processus de production spécifique. L'usinage CNC et le moulage sont adaptés à une spécification spécifique.
Par exemple, certains projets nécessitent une élimination significative du matériau du bloc métallique initial. Cela prendrait beaucoup de temps et entraînerait un gaspillage excessif de matériau, donc un tel cas pourrait être un bon candidat pour le moulage. Un bon exemple serait des pièces creuses avec des parois minces et de grands espaces vides. Les figures complexes sont également de bons candidats pour le moulage, car elles nécessitent des solutions complexes et de longs temps d'usinage.
Le moulage est un excellent processus pour simplifier la conception d'une seule pièce ou d'un ensemble entier. Au lieu d'usiner de nombreux petits éléments, puis de les assembler, vous pouvez mouler le tout en une seule fois et éviter de nombreuses étapes d'assemblage.
Cependant, certaines fonctionnalités sont plus difficiles à réaliser en choisissant cette méthode. Les sous-coupes ou les éléments internes seront complexes et nécessiteront des moules complexes avec des noyaux et des inserts. Les moulages obligent également toutes les pièces à avoir un angle de dépouille. L'usinage CNC est mieux adapté aux pièces larges ou anormalement épaisses. Lors du moulage, ces géométries sont difficiles à remplir et à refroidir uniformément. L'usinage CNC est idéal pour les pièces épaisses qui nécessitent une grande précision. N'oublions pas cependant que la coupe peut créer des forces de coupe qui rendent la coupe difficile. Le CNC utilise des plaquettes en carbure qui fonctionnent dans la zone de coupe.
Avantages et inconvénients
Outre les différences de géométrie, les processus de moulage et d'usinage ont leurs avantages et leurs inconvénients.
Moulage - inconvénients et avantages
Le moulage réduit les pertes de matériau. Le processus n'utilise que les matériaux nécessaires pour fabriquer la pièce finale, avec une petite quantité de métal circulant à travers les portes, les rails et les guides. L'excès de matériau peut être facilement enlevé et refondu pour être réutilisé dans une autre section.
- C'est aussi un processus rapide une fois que le moule est prêt. C'est donc adapté à la production de pièces de grand volume. Des moules à usage unique sont utilisés pour certains types de solutions. Cependant, dans le moulage sous pression avec un moule permanent, le temps et le coût par pièce diminuent à mesure que le volume de celle-ci augmente.
- Il peut également s'agir d'un processus rapide et répétable. La répétabilité est importante dans la production, et le moulage donne des pièces très similaires. Une fois le moule et le traitement choisis, chaque détail peut être fabriqué exactement de la même manière.
- Lors du moulage sous pression de l'aluminium, les tolérances peuvent être maintenues à +/-
- 0,25 mm jusqu'à 25,4 mm et 0,05 pour le moulage de précision (0,01" jusqu'à 1" pour le standard et 0,002" pour la précision). Cela variera en fonction du matériau. L'aluminium a un point de fusion plus élevé que le zinc, par exemple, il nécessite donc une pression d'injection plus élevée et un processus généralement plus agressif. Par conséquent, lors du moulage du zinc, il est parfois possible de maintenir des tolérances encore plus étroites.
Usinage CNC - inconvénients et avantages
- D'un autre côté, l'usinage CNC offre un retour plus rapide avec un nombre de pièces plus faible. Il n'est pas nécessaire d'attendre la production de moules. Tout ce dont vous avez besoin est un modèle CAD, un programme CAM et une machine CNC.
- Les changements de conception sont plus faciles avec l'usinage CNC. Lorsque le concept change constamment, tout ce que vous avez à faire est de remodeler la solution et de refaire le programme CAM au lieu de le reconstruire ou de le créer à partir de zéro.
- L'usinage CNC est également un processus très répétable. Pour l'usinage standard des métaux, une tolérance attendue raisonnable est de 0,025 mm (0,001 pouce).
Moulage ou usinage ?
Connaissant les faits ci-dessus, choisiriez-vous le moulage plutôt que l'usinage ou vice versa ? Quelques points clés à considérer sont le stade de développement, le nombre de pièces requises, la variabilité des exigences et la géométrie de la pièce discutée précédemment.
- Le stade de développement est lié au degré auquel la conception des éléments évolue constamment. Au début du processus de conception, cela peut être répété de nombreuses fois. Dans ce cas, l'usinage CNC serait le meilleur choix en raison de l'efficacité relative des changements de ce processus.
- Le nombre de pièces requises est également important. Plus tôt dans le prototypage, il se peut que vous n'ayez pas besoin de nombreuses pièces, donc l'usinage CNC peut avoir plus de sens.
- Une autre chose à considérer est la variabilité de vos besoins. À quelle fréquence avez-vous réellement besoin de ces pièces ? En cas de fluctuations de la demande, l'usinage CNC peut être la meilleure solution. Les pièces usinées CNC sont disponibles plus rapidement, surtout à mesure que la transformation numérique progresse. Cela peut être une bonne option d'un point de vue économique, car vous pouvez les commander au besoin, plutôt que d'essayer de prévoir ce dont vous aurez besoin et de finir avec des stocks excédentaires.
- Vous pourriez être amené à avoir un plus grand nombre de pièces une fois le projet terminé et en production. À ce stade, le moulage est un bon choix, car il est plus adapté à la production de milliers de pièces ou plus.
- Enfin, la qualité compte. L'usinage CNC est capable de maintenir des tolérances plus étroites sur les pièces, ce qui en fait un processus plus précis. L'usinage CNC de précision peut produire des pièces avec une tolérance de +/- 0,0002 pouce, tandis que les moulages en aluminium de précision sont plutôt de l'ordre de 0,002 pouce. Si ce niveau de précision est extrêmement important pour votre application, l'usinage CNC peut être le meilleur choix pour vous.
- Le processus de production dépend toujours du besoin spécifique. Vous pouvez vous retrouver avec une combinaison unique d'exigences qui vous oblige à être créatif et à trouver des solutions innovantes.
L'usinage CNC est devenu un métier très courant, mais il y a encore de la place pour le moulage ! Chaque méthode de production a ses avantages. Au lieu de faire les choses comme d'habitude, essayez de réévaluer votre projet pour voir s'il est mieux adapté au moulage ou à l'usinage CNC en fonction d'attributs tels que : la géométrie de la pièce, la quantité, les besoins en qualité et le calendrier.
Avantage de l'usinage de l'acier inoxydable avec le CNC
Facteurs qui rendent l'usinage CNC meilleur que le moulage de l'acier inoxydable.
Voici quelques exemples pour l'usinage CNC de l'acier inoxydable qui le rendent une meilleure alternative aux moulages en acier inoxydable.
- Pas de coûts de moule : contrairement au moulage, l'usinage CNC ne nécessite pas de moules. Les machines CNC pour façonner les produits utilisent différents outils de coupe contrôlés par un code numérique. Cela permet donc d'économiser sur les coûts d'outillage.
- Production en un seul endroit : L'usinage CNC peut être appliqué à la production de petites et complexes pièces. Cependant, le moulage a des limites qui ne sont pas appropriées pour la fabrication de pièces complexes. L'utilisation de moulages pour des produits complexes peut entraîner des erreurs dimensionnelles et des surfaces rugueuses.
- L'usinage CNC se fait à des vitesses constantes, avec un outillage approprié et un codage dimensionnel à faible tolérance, ce qui permet d'effectuer efficacement la production de produits en acier inoxydable pour une production complexe mais précise.
- Cycle de production plus rapide : L'usinage CNC de l'acier inoxydable est un processus de production plus rapide par rapport au moulage de ce matériau. L'alignement du moule est une opération qui prend du temps, après quoi le métal est fondu et refroidi, puis le produit final est éjecté. Alors que l'usinage CNC comprend la génération de code informatique, la mise en place de la pièce à usiner et l'éjection post-production de la pièce en acier inoxydable.
- Précision et stabilité dimensionnelle : Les opérations CNC sont gérées par ordinateur, ce qui réduit le risque d'erreur humaine en matière de précision dimensionnelle. Le moulage de l'acier inoxydable peut nécessiter un chauffage et un refroidissement extrêmes, ce qui peut modifier la précision dimensionnelle du produit final.
Conclusion
L'usinage CNC et le moulage sont deux méthodes de production différentes qui ont leurs propres avantages et inconvénients. Le choix de la méthode dépend de nombreux facteurs, tels que la complexité de la pièce, le nombre de pièces nécessaires, le stade de développement du produit et les exigences spécifiques du projet.
L'usinage CNC est une méthode de production plus récente qui offre une précision élevée et la possibilité de produire des pièces complexes. Cependant, il peut être plus coûteux et prendre plus de temps que le moulage, en particulier pour la production de grandes quantités de pièces.