Réduire les coûts d’usinage CNC
Votre masterclass en design produit et développement
Masterclass Protolabs’ Insight
Notre série de vidéos Insight vous aidera à maîtriser la fabrication numérique.
En plus de nos conseils de conception mensuels, nous publions désormais régulièrement ces nouvelles vidéos : chacune d'entre elles vous donne un aperçu plus approfondi de la manière de concevoir de meilleures pièces. Nous aborderons des sujets spécifiques tels que le choix du bon matériau d'impression 3D, l'optimisation de votre conception pour l'usinage CNC, les finitions de surface pour les pièces moulées, et bien d'autres encore.
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Insight: Réduire les coûts d’usinage CNC
29.05.2020
Bonjour et bienvenue dans la vidéo Insight de cette semaine.
Ok, qui est partant pour économiser de l’argent sur son usinage CNC ? Eh bien cette semaine, nous allons vous aider à le faire.
Nous savons tous que la technologie ne cesse de s’améliorer et de se complexifier, mais il existe quelques règles simples qui vous aideront à concevoir des pièces usinées plus rentables.
Commençons par penser à la façon dont vous pouvez arrondir les angles, et ceci au sens littéral.
Avez-vous vraiment besoin que l’intersection entre les parois se fasse à angle droit, ou est-ce un aspect sur lequel vous ne vous êtes pas vraiment penché ? La seule façon d’obtenir des coins parfaitement perpendiculaires et d’utiliser l’électro-érosion, et cela peut être lent et onéreux.
Vous pourriez économiser de l’argent en spécifiant plutôt un arrondi. Pour cela, votre fournisseur utilisera une petite fraise ; toutefois cela reste lent, délicat et coûteux, la profondeur que vous pouvez atteindre est limitée.
Une approche encore plus économique consiste à usiner une forme dans chaque coin de la cavité, ce qui supprime l’arrondi en laissant à la place un dégagement en forme de U ou de C. En concevant des cavités de ce type, vous pouvez réduire le coût de vos pièces puisque votre fournisseur peut utiliser des fraises plus grandes, ce qui augmente les taux d’enlèvement de matière.
En ce qui concerne les coins externes - essayer d’éviter de les casser. Il est vrai que vous pouvez avoir besoins d’intersections externes lissées avec des chanfreins ou des arrondis, mais cela peut être coûteux.
Votre fournisseur, pour offrir une option d’ébavurage automatisé, il utiliser un outil additionnel (une fraise sphérique) et usiner les coins en appliquant un mouvement de profilage 3D. Cet outil tourne à un régime élevé, mais il n’enlève que de petites quantités de matière, et arrondir chaque angle peut demander du temps.
Si votre budget est serré, une autre option est d’ébavurer ces pièces vous-même en utilisant une lime, du papier abrasif ou une meule à polir.
Ensuite, demandez-vous si vous avez vraiment besoin de ce texte ou de cette gravure de logo sur votre pièce. Bien sûr, l’aspect est superbe, mais cela demande beaucoup de temps et vous coûtera plus cher pour le temps d’usinage supplémentaire.
Maintenant, un point de conception générale. Soyez très attentif lors de la conception de parois et d’éléments minces. Qu’est-ce que j’entends par mince ? Eh bien, chez Protolabs par exemple, la tolérance de la pièce est de plus ou moins 0,13 mm, ce qui est assez faible quand on y pense. Pour ce qui est des parois, nous recommandons d’éviter les parois d’une épaisseur inférieure à 0,51 mm, car elles peuvent se briser pendant l’usinage ou se déformer ou se gauchir par la suite.
Donc, renforcez ces parois autant que la conception de votre pièce le permet.
La simplicité de conception pour vos pièces sera également rentable. Les logements très profonds sont vraiment à éviter, même si les coins sont arrondis. Non seulement il faut beaucoup de temps pour enlever toute la matière, mais toute contrainte résiduelle se révélera par des défauts lorsque les évidements sont trop profonds et les parois trop minces.
Vous pouvez bien sûr utiliser des goussets ou des structures de support, mais ceux-ci augmenteront vos coûts d’usinage. « Rester simple » est un slogan que tous les concepteurs techniques devraient adopter.
C’est également vrai en ce qui concerne la géométrie de votre pièce. Toute forme doit avoir un objectif fonctionnel.
Les surfaces sculptées, les fentes et les filets profonds sont tous possibles, mais ils entameront votre budget.
Si la conception devient trop complexe, pensez à créer différentes pièces qui seront assemblées par la suite. Je sais parfaitement que personne n’aime les coûts d’assemblage ou la complexité supplémentaire qu’impliquent plusieurs pièces, mais si la vitesse est importante, c’est probablement votre meilleure approche pour les pièces difficiles à usiner.
Parlez-en à votre fournisseur. Il peut vous conseiller sur les éléments impossibles à fabriquer et mettre en évidence les zones qui pourraient vous faire économiser de l’argent avec quelques ajustements simples.
Mon dernier point pour vous faire économiser de l’argent est de réfléchir à la matière à utiliser. Certaines sont moins chères et d’autres sont plus faciles à usiner.
L’acier inoxydable 17-4 par exemple est difficile à usiner. Si sa forte résistance mécanique ou à la corrosion n’est pas essentielle, essayez plutôt les nuances 316L ou 304.
Et si vous voulez vraiment faire plaisir à votre usineur, passez-lui commande de pièces en laiton. C’est un métal tendre, facile à travailler, qui peut vous apporter les propriétés mécaniques, chimiques ou conductrices dont vous avez besoin.
En fait, pendant que nous y sommes, avez-vous vraiment besoin d’une pièce métallique ? Les plastiques sont tous faciles à usiner, ce qui vous fera parfois économiser de l’argent et peuvent, selon votre choix, vous offrir toutes sortes de propriétés différentes. Certains plastiques offrent une résistance supérieure à l’usure, la corrosion ou les produits chimiques, d’autres ont une très bonne résistance mécanique ou aux chocs, ou de bonnes propriétés électriques.
Voici une règle empirique : les matières tendres sont plus faciles à usiner, mais présentent un plus grand risque d’instabilité dimensionnelle ou de formation de filaments lors du fraisage.
N’oubliez pas que votre fournisseur a déjà usiné des milliers de pièces différentes en utilisant de nombreuses matières, alors demandez-lui conseil.
Eh bien, c’est tout pour cette semaine ! J’ai hâte de vous revoir vendredi prochain.
Avec nos remerciements à Natalie Constable.
