Le rôle de l'usinage CNC dans l'industrie de l'énergie verte

Le secteur de l'énergie est le moteur de la société moderne, alimentant en permanence tous nos appareils et notre industrie. Par conséquent, cette production d'énergie constante et vigilante nécessite toutes sortes d'équipements de pointe, des vannes hydrauliques pour l'industrie pétrolière et gazière aux cellules solaires en passant par les pièces d'éoliennes. La CNC a joué un rôle crucial dans la création de ces appareils complexes.

Outre l'aérospatiale et l'automobile, la production d'énergie est l'une des principales utilisations de l'usinage CNC. Cependant, l'industrie de l'énergie est à un tournant où elle devra peut-être faire place à des formes d'énergie plus nouvelles et plus vertes aux côtés des sources d'énergie conventionnelles, ou (plus radicalement) abandonner complètement le pétrole et le gaz pour les énergies renouvelables. Après tout, le secteur des énergies renouvelables a augmenté de 5 % chaque année entre 2007 et 2017, avec davantage d'initiatives et un soutien mondial croissant.

En général, les pièces CNC et l'usinage avancé augmenteront la qualité et l'efficacité des outils et des pièces de production d'énergie. Cet article examinera certaines des principales façons dont la CNC joue un rôle crucial dans ce changement.

Énergie éolienne

La production d'énergie éolienne nécessite des pièces durables qui peuvent supporter d'énormes contraintes tout en maintenant la précision. Les fabricants doivent produire des pales précises pour gérer la pression du vent avec un minimum d'usure. L'usinage des métaux et des fibres de carbone a été crucial non seulement dans la production des pales, mais aussi dans des pièces comme les roulements géants qui ajustent l'angle. Avec l'utilisation de la CNC, les roulements géants du mécanisme de réglage d'une éolienne peuvent être fabriqués avec une précision généralement réservée aux petites pièces. Comme il s'agit de pièces massives dont la mobilité affecte gravement leurs performances, elles (tout comme les pales de moteur d'avion) ​​doivent être extrêmement précises.

Généralement, les tours polyvalents sont utilisés pour les engrenages, les carters de boîtes de vitesses et les rotors. Compte tenu de la taille d'une éolienne moyenne, elle nécessite de grosses machines à usage intensif, environ 90 % de la fabrication des roues dentées impliquant la coupe du métal. De nos jours, cela est dominé par le fraisage d'engrenages, à l'aide d'une table de cuisson ou de fraises à disque. De même, les perceuses CNC sont souvent utilisées pour traiter les trous dans les échangeurs de chaleur à coque tubulaire pour une variété de systèmes énergétiques.

Avec les éoliennes et les moulins à vent, il existe un besoin pour des machines CNC qui traitent des plastiques renforcés en fibre de carbone ou des matériaux en fibre de verre. En termes de matériaux, la fibre de verre à âme creuse, l'aluminium et les bois légers peuvent également être utilisés pour les pales du rotor. Le profil des pales de la plupart des pales de rotor est assez similaire à celui des avions, de sorte que ces machines nécessitent une précision assez élevée.

Énergie solaire

Outre les panneaux solaires eux-mêmes, diverses pièces nécessitent une fabrication précise, comme les cadres, les rails arrière et les rails porteurs. Les fraiseuses et perceuses sont idéales pour de tels projets et de nombreuses entreprises commercialisent leurs machines CNC spécifiquement pour la production de pièces de panneaux solaires. Même les grandes lignes de production de panneaux solaires intègrent plusieurs types de processus CNC tels que la découpe et le perçage, mais nécessitent également plusieurs processus non CNC en conjonction avec des opérateurs travaillant simultanément.

Étant donné que les lignes de production peuvent être massives et criardes, des entreprises comme Fanuc proposent des bras robotiques polyvalents capables de gérer des formes avec plus de flexibilité et d'économie d'espace de travail. De même, des entreprises comme Beam cut proposent des logiciels spécialisés dans la fabrication de panneaux solaires qui simplifient le processus et ne nécessitent qu'une seule personne pour fonctionner. C'est l'un des moyens par lesquels la CNC libère de l'espace et de la main-d'œuvre.

Les fabricants de panneaux solaires utilisent très souvent des centres de tournage et des coupe-fils pour les cadres et les logements. Les machines de découpe laser au plasma et à fibre sont souvent spécialisées dans la fabrication de panneaux solaires, divers lasers étant souvent utilisés pour diviser les panneaux eux-mêmes. De même, des entreprises comme Protolabs intègrent un mélange d'usinage CNC et d'impression 3D pour produire des panneaux solaires. Cela indique qu'il pourrait y avoir de la place pour la fabrication hybride dans l'industrie de l'énergie solaire.

Énergie hydroélectrique

Les turbines et générateurs hydroélectriques ne sont pas seulement des machines massives. Ils doivent également être résistants à la pression et aux dégâts des eaux et composés de métaux possédant ces mêmes qualités, utilisant souvent des pièces en carbone et en acier inoxydable. Des entreprises du monde entier utilisent les technologies CNC pour produire toutes sortes de composants, des simples arbres et bagues aux carters, roues et couvercles de turbines hydrauliques.

Cela implique le tournage, l'alésage et le fraisage habituels, mais souvent à grande échelle, en fonction des besoins de l'usine. Pour référence, Canyon Hydro en Amérique du Nord utilise une fraiseuse CNC à 7 axes capable de fabriquer des turbines hydroélectriques Pelton et Francis jusqu'à 16 pieds de diamètre tout en pesant 25 tonnes. La machine CNC corrige les imperfections mineures (mais potentiellement importantes) de la turbine. C'est parmi beaucoup d'autres machines dans leur centre de fabrication. À une échelle encore plus grande, l'usine de York de Voith Hydro usine des pièces pouvant mesurer plus de 42′ (12,80 m) de diamètre et peser plus de 350 tonnes (317,5 t).

Outre les turbines, le fraisage CNC et d'autres technologies d'usinage sont utilisées pour développer les vannes des barrages et des centrales hydroélectriques. Dans certains cas, la croissance de diverses machines CNC a permis que la production de ces pièces se produise sur place, au lieu d'être importée d'une usine éloignée.

Dans l'ensemble, le monde de l'énergie verte bénéficie énormément de l'usinage CNC et des technologies modernes. Nous n'avons fait qu'effleurer la surface de leurs capacités, mais il existe déjà tellement d'applications, d'avantages et de cas d'utilisation.