Dans cet article, nous examinerons plusieurs technologies et matériaux utilisés pour fabriquer des pièces destinées à la production, leurs avantages, les éléments à prendre en compte, etc.
Introduction
La fabrication de pièces pour la production - également appelées pièces d'utilisation finale - fait référence au processus d'utilisation de matières premières pour créer une pièce conçue et fabriquée pour être utilisée dans un produit final, par opposition à un prototype ou à un modèle.Consultez notre guide pourfabrication des premiers prototypespour en savoir plus à ce sujet.
Pour s'assurer que vos pièces fonctionnent dans un environnement réel - en tant que pièces de machines, composants de véhicules, produits de consommation ou tout autre objectif fonctionnel - la fabrication doit être abordée dans cet esprit.Pour fabriquer avec succès et efficacement des pièces destinées à la production, vous devez tenir compte des matériaux, de la conception et des méthodes de production pour vous assurer de répondre aux exigences fonctionnelles, de sécurité et de qualité nécessaires.
Sélection des matériaux pour les pièces de production
Les matériaux courants pour les pièces destinées à la production comprennent des métaux tels que l'acier ou l'aluminium, des plastiques tels que l'ABS, le polycarbonate et le nylon, des composites tels que la fibre de carbone et la fibre de verre et certaines céramiques.
Le bon matériau pour vos pièces d'utilisation finale dépendra des exigences spécifiques de l'application, ainsi que de son coût et de sa disponibilité.Voici quelques propriétés courantes à prendre en compte lors de la sélection des matériaux avec lesquels fabriquer des pièces pour la production :
❖ Force.Les matériaux doivent être suffisamment solides pour résister aux forces auxquelles une pièce sera exposée pendant son utilisation.Les métaux sont de bons exemples de matériaux solides.
❖ Durabilité.Les matériaux doivent être capables de résister à l'usure au fil du temps sans se dégrader ou se décomposer.Les composites sont connus pour leur durabilité et leur résistance.
❖ Flexibilité.Selon l'application de la pièce finale, un matériau peut devoir être flexible pour s'adapter au mouvement ou à la déformation.Les plastiques tels que le polycarbonate et le nylon sont connus pour leur flexibilité.
❖ Résistance à la température.Si la pièce est exposée à des températures élevées, par exemple, le matériau doit pouvoir résister à la chaleur sans fondre ni se déformer.L'acier, l'ABS et la céramique sont des exemples de matériaux qui présentent une bonne résistance à la température.
Méthodes de fabrication de pièces pour la production
Quatre types de méthodes de fabrication sont utilisées pour créer des pièces destinées à la production :
❖ Fabrication soustractive
❖ Fabrication additive
❖ Formage des métaux
❖ Casting
Fabrication soustractive
La fabrication soustractive - également connue sous le nom de fabrication traditionnelle - consiste à retirer du matériau d'un plus gros morceau de matériau jusqu'à ce qu'une forme souhaitée soit obtenue.La fabrication soustractive est souvent plus rapide que la fabrication additive, ce qui la rend plus adaptée à la production par lots à grand volume.Cependant, cela peut être plus coûteux, en particulier si l'on considère les coûts d'outillage et d'installation, et produit généralement plus de déchets.
Les types courants de fabrication soustractive comprennent :
❖ Fraisage à commande numérique par ordinateur (CNC).Un type deUsinage CNC, Le fraisage CNC consiste à utiliser un outil de coupe pour retirer de la matière d'un bloc solide afin de créer une pièce finie.Il est capable de créer des pièces avec des degrés élevés d'exactitude et de précision dans des matériaux tels que les métaux, les plastiques et les composites.
❖ Tournage CNC.Également un type d'usinage CNC, le tournage CNC utilise un outil de coupe pour enlever la matière d'un solide en rotation.Il est généralement utilisé pour créer des objets cylindriques, tels que des vannes ou des arbres.
❖ Tôlerie.Dansfabrication de tôlerie, une feuille de métal plate est découpée ou formée selon un plan, généralement un fichier DXF ou CAO.
La fabrication additive
La fabrication additive - également connue sous le nom d'impression 3D - fait référence à un processus dans lequel un matériau est ajouté sur lui-même pour créer une pièce.Il est capable de produire des formes très complexes qui seraient autrement impossibles avec les méthodes de fabrication traditionnelles (soustractives), génère moins de déchets et peut être plus rapide et moins coûteux, en particulier lors de la production de petits lots de pièces complexes.Cependant, la création de pièces simples peut être plus lente que la fabrication soustractive, et la gamme de matériaux disponibles est généralement plus petite.
Les types courants de fabrication additive comprennent :
❖ Stéréolithographie (SLA).Également connue sous le nom d'impression 3D de résine, la SLA utilise des lasers UV comme source de lumière pour durcir sélectivement une résine polymère et créer une pièce finie.
❖ Modélisation des Dépôts Fondus (FDM).Également connu sous le nom de fabrication de filaments fondus (FFF),FDMconstruit des pièces couche par couche, en déposant sélectivement le matériau fondu dans un chemin prédéterminé.Il utilise des polymères thermoplastiques qui se présentent sous forme de filaments pour former les objets physiques finaux.
❖ Frittage Laser Sélectif (SLS).DansImpression 3D SLS, un laser fritte sélectivement les particules d'une poudre de polymère, les fusionne et construit une pièce, couche par couche.
❖ Fusion multi-jets (MJF).En tant que technologie d'impression 3D propriétaire de HP,MJFpeut fournir de manière constante et rapide des pièces avec une résistance à la traction élevée, une résolution fine des caractéristiques et des propriétés mécaniques bien définies
Formage des métaux
Dans le formage des métaux, le métal est façonné dans une forme souhaitée en appliquant une force par des méthodes mécaniques ou thermiques.Le processus peut être à chaud ou à froid, selon le métal et la forme souhaitée.Les pièces créées avec le formage du métal présentent généralement une bonne résistance et durabilité.En outre, il y a généralement moins de déchets de matériaux créés qu'avec d'autres formes de fabrication.
Les types courants de formage des métaux comprennent :
❖ Forgeage.Le métal est chauffé, puis façonné en lui appliquant une force de compression.
❖ Extrudé.Le métal est forcé à travers une matrice pour créer une forme ou un profil souhaité.
❖ Dessin.Le métal est tiré à travers une matrice pour créer une forme ou un profil souhaité.
❖ Pliage.Le métal est plié à une forme souhaitée via une force appliquée.
Fonderie
Le moulage est un processus de fabrication dans lequel un matériau liquide, tel que du métal, du plastique ou de la céramique, est versé dans un moule et laissé se solidifier dans une forme souhaitée.Il est utilisé pour créer des pièces qui présentent des degrés élevés de précision et de répétabilité.Le moulage est également un choix rentable dans la production en grande série.
Les types courants de moulage comprennent :
❖ Moulage par injection.Procédé de fabrication utilisé pour produire des pièces eninjection fondumatériau - souvent en plastique - dans un moule.Le matériau est ensuite refroidi et solidifié, et la pièce finie est éjectée du moule.
❖ Moulage sous pression.Dans le moulage sous pression, le métal en fusion est forcé dans une cavité de moule sous haute pression.Le moulage sous pression est utilisé pour produire des formes complexes avec une précision et une répétabilité élevées.
Conception pour la fabricabilité et pièces pour la production
Conception pour la fabrication ou la fabricabilité (DFM) fait référence à une méthode d'ingénierie consistant à créer une pièce ou un outil en mettant l'accent sur la conception, permettant un produit final plus efficace et moins cher à produire.L'analyse DFM automatique de Hubs permet aux ingénieurs et aux concepteurs de créer, itérer, simplifier et optimiser les pièces avant qu'elles ne soient fabriquées, ce qui rend l'ensemble du processus de fabrication plus efficace.En concevant des pièces plus faciles à fabriquer, les temps et les coûts de production peuvent être réduits, tout comme les risques d'erreurs et de défauts dans les pièces finales.
Conseils d'utilisation de l'analyse DFM pour minimiser les coûts de votre cycle de production
❖ Minimiser les composants.En règle générale, moins une pièce comporte de composants, plus le temps d'assemblage, le risque ou l'erreur et le coût global sont faibles.
❖ Disponibilité.Les pièces qui peuvent être fabriquées avec les méthodes et les équipements de production disponibles – et qui présentent des conceptions relativement simples – sont plus faciles et moins chères à produire.
❖ Matériaux et composants.Les pièces qui utilisent des matériaux et des composants standard peuvent aider à réduire les coûts, à simplifier la gestion de la chaîne d'approvisionnement et à garantir que les pièces de rechange sont facilement disponibles.
❖ Orientation des pièces.Tenez compte de l'orientation de la pièce pendant la production.Cela peut aider à minimiser le besoin de supports ou d'autres fonctionnalités supplémentaires qui peuvent augmenter le temps et le coût de production globaux.
❖ Évitez les contre-dépouilles.Les contre-dépouilles sont des caractéristiques qui empêchent une pièce d'être facilement retirée d'un moule ou d'un accessoire.Éviter les contre-dépouilles peut aider à réduire le temps et les coûts de production et à améliorer la qualité globale d'une pièce finale.
Le coût de fabrication des pièces pour la production
Trouver un équilibre entre la qualité et le coût est essentiel dans la fabrication de pièces destinées à la production.Voici plusieurs facteurs liés aux coûts à considérer :
❖ Matériaux.Le coût des matières premières utilisées dans le processus de fabrication dépend du type de matériau utilisé, de sa disponibilité et de la quantité requise.
❖ Outillage.Y compris le coût des machines, moules et autres outils spécialisés utilisés dans le processus de fabrication.
❖ Volume de fabrication.En général, plus le volume de pièces que vous produisez est important, plus le coût par pièce est faible.Cela est particulièrement vrai demoulage par injection, qui offre des économies d'échelle importantes pour des volumes de commandes plus importants.
❖ Délais de livraison.Les pièces produites rapidement pour des projets urgents entraînent souvent un coût plus élevé que celles dont les délais de livraison sont plus longs.
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La source de l'article：https://www.hubs.com/knowledge-hub/?topic=CNC+usinage
Heure de publication : 14 avril 2023