Facteurs clés à prendre en compte lors du processus de sélection des matériaux CNC

L'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) est une famille de procédés de fabrication soustractifs qui utilisent des stations d'usinage contrôlées par ordinateur pour façonner des pièces à partir d'un bloc de matériau plus grand grâce à une combinaison d'opérations de coupe, d'alésage, de fraisage et d'autres opérations.

Un avantage clé du processus d'usinage est qu'il est compatible avec une large gamme de matériaux, du plastique et du bois au métal et à la fibre de verre. Cependant, le fait que de nombreux matériaux puissent être usinés ne devrait pas être une excuse pour choisir un matériau uniquement en fonction de son prix abordable ou de ses avantages esthétiques ; vous devez toujours évaluer soigneusement tous les facteurs pertinents par rapport aux exigences de votre projet.

Le titane, par exemple, est solide, durable et résistant à la rouille, c'est pourquoi il est largement utilisé dans les implants médicaux et les applications aérospatiales, tandis que le nylon, qui a une stabilité dimensionnelle élevée et est assez résistant à l'usure, est bien adapté pour les roulements et pièces qui seront soumises à un poids ou à une pression.

Le processus de sélection des matériaux doit commencer par évaluer les exigences de l'application finale de la pièce. En fait, en séparant simplement les caractéristiques et propriétés absolument essentielles de celles qui sont simplement bénéfiques, vous pouvez rapidement distiller le pool de matériaux viables en une liste gérable. Il s'agit de la première étape pour prendre des décisions plus éclairées concernant la sélection des matériaux, mais il existe quelques autres considérations qui peuvent vous aider à affiner vos meilleures options.

Facteurs environnementaux

L'environnement dans lequel une pièce sera utilisée est souvent un facteur déterminant. Si le composant doit fonctionner dans des environnements inhabituellement chauds ou froids, ou s'il sera soumis à des flammes, à des rayons UV ou à des produits chimiques agressifs, il doit être conçu pour tolérer ces conditions. Un élément clé d'une conception efficace consistera à sélectionner le matériau approprié pour le travail.

Les matériaux de qualité médicale et alimentaire en sont d'excellents exemples :en plus d'être sûrs pour un usage personnel (par exemple, garantis contre le lessivage), ils doivent pouvoir résister aux stérilisations chimiques caustiques et/ou à la chaleur d'un autoclave.

Facteurs électriques

Si votre pièce doit être électriquement conductrice ou isolante, le choix du meilleur matériau pour le travail est d'une importance primordiale. Le nylon 6/6 est un bon isolant, par exemple, et le cuivre est un excellent conducteur, c'est pourquoi il est essentiel que chacun soit utilisé pour la bonne application.

Facteurs mécaniques

L'application d'utilisation finale d'une pièce doit informer la sélection des matériaux CNC, en particulier si l'application implique des forces portantes, de l'usure ou d'autres forces externes. Ce que vous attendez de composants en acier inoxydable rigides et durables est très différent de ce que vous attendez du polycarbonate (PC), du PEHD et d'autres métaux tels que le laiton ou l'aluminium.

L'identification des propriétés souhaitables telles que la résistance à la traction ou à la compression, la flexibilité, la résistance aux chocs, la résistance à l'usure, etc. peut aider à isoler les matériaux spécifiques les mieux adaptés à la fonction de la pièce.

Considérations cosmétiques

Les apparences peuvent être une considération secondaire pour de nombreuses équipes de produits, mais pour certaines pièces, l'esthétique est d'une importance cruciale, en particulier pour les produits de consommation. Les équipes produit peuvent rechercher des matériaux avec des options esthétiques spécifiques, notamment des finitions de surface, de la transparence ou de la couleur.

Les plastiques sont généralement disponibles dans une large gamme de couleurs, tandis que la plupart des métaux peuvent être colorés par post-traitement. De plus, une finition de surface - qu'il s'agisse d'un brillant brillant ou d'une texture antidérapante - peut souvent améliorer la pièce d'un point de vue esthétique et fonctionnel.

Tolérances

Les tolérances dimensionnelles d'une pièce ont un impact sur tout, du choix des matériaux à la conception de l'usinage CNC, des outils de coupe et des coûts de production. Différents matériaux réagissent aux forces de coupe de différentes manières, et certains sont intrinsèquement plus faciles à usiner. Cela se traduit par des tolérances atteignables légèrement différentes entre les matériaux, même sur la même machine.

Si des tolérances étroites et reproductibles sont un problème, il est important de comprendre les tolérances possibles pour le matériau sélectionné. Et si les tolérances dimensionnelles ne sont pas d'une importance critique pour une pièce particulière, les assouplir peut potentiellement réduire le temps et les dépenses associés à l'usinage de la pièce.

Coûts matériels

Bien sûr, les coûts des matériaux sont une considération importante pour la plupart des équipes de produits, qui sont souvent chargées de développer des solutions innovantes avec des budgets serrés. Supposons que vous trouviez le matériau parfait pour une pièce que vous concevez, mais que son coût est prohibitif. Que faites-vous ?

Dans certains cas, une meilleure option peut être évidente, mais vous devrez peut-être également faire des compromis et peser soigneusement la fonctionnalité, la résistance, la dureté et d'autres facteurs de différents matériaux. Cela vous permettra de déterminer le ou les matériaux qui mieux répondre aux exigences spécifiques de votre projet.

Rationaliser le processus de sélection des matériaux CNC

Votre choix de matériau affecte presque tous les aspects du cycle de vie du produit - du prototypage et de la production à la façon dont il résiste à l'usure naturelle dans son application finale. La sélection des matériaux est un élément essentiel pour s'assurer qu'une pièce fonctionnera comme prévu.

Compte tenu de la large gamme de matériaux potentiels disponibles pour les ingénieurs et les équipes de produits, le fait d'avoir un partenaire de fabrication de confiance comme Fast Radius pour vous guider tout au long du processus de sélection des produits peut simplifier considérablement le processus. Notre équipe fournit des services d'optimisation de la conception, de développement de produits, d'ingénierie des matériaux, de fabrication à la demande et d'exécution.

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