Guide rapide du prototypage CNC en aluminium

Le prototypage CNC en aluminium peut présenter des avantages considérables.

Le passage à des matériaux plus simples peut ouvrir de nouvelles applications dans une plus grande variété d'industries. Étant l'un des matériaux les plus courants dans l'usinage CNC, l'aluminium est un matériau idéal pour le prototypage, et l'intégration de la capacité en interne vaut certainement la peine d'être envisagée. Selon les industries desservies par votre entreprise et les pièces dont elles ont besoin, cela peut même être une nécessité.

En y plongeant, il y a une quantité vertigineuse d'informations à apprendre sur l'aluminium. Afin d'obtenir une image simple et complète de ce que le prototypage CNC en aluminium pourrait signifier pour vous, suivez nos directives et conseils pour le prototypage CNC en aluminium.

Quels types de produits sont usinés en aluminium ?

Une multitude de produits sont usinés dans l'aluminium et représentent une grande variété d'industries.

Bien qu'il existe de nombreux marchés verticaux qui usinent l'aluminium pour fabriquer des produits spécifiques, l'un des plus répandus est l'industrie électronique. Les produits fabriqués vont des boîtiers de contrôle industriels, des dissipateurs et des cadres de chaleur, des boîtiers d'ordinateurs portables ou de téléphones portables, etc. Même les composants apparemment mineurs, comme les boutons de volume, sont souvent fabriqués en aluminium pour donner au produit une sensation plus haut de gamme que le plastique.

Les fabricants de moules dépendent également des prototypes en aluminium. Lorsque la demande est faible et que la durée de vie du moule n'a pas d'importance, la fabrication d'un moule en aluminium peut gagner beaucoup de temps par rapport à la fabrication d'un moule en acier trempé. L'aluminium peut également être utilisé pour la fibre de carbone ou les moules de formage thermique, par opposition au processus coûteux de construction d'un moule à injection.

Les industries de l'aérospatiale et de la défense s'approvisionnent également en pièces usinées en aluminium, comme des boîtiers pour cartes radar ou des composants structuraux. En outre, le secteur automobile s'appuie sur l'usinage de l'aluminium pour la production à grande échelle de pièces automobiles telles que les panneaux, les garnitures intérieures et la quincaillerie.

Quels types d'aluminium sont utilisés pour le prototypage ?

Le prototypage CNC en aluminium n'est pas une proposition unique. Alors que plusieurs industries et laboratoires de R&D dépendent du prototypage de l'aluminium pour fabriquer des pièces critiques pour des produits spécifiques, il est important d'évaluer le meilleur type d'aluminium pour le travail.

Connu pour être la qualité d'aluminium la plus largement utilisée aux États-Unis, le 6061 est populaire pour les prototypes ou les besoins de production.

Pourquoi ?

En plus d'être facile à travailler lors de l'usinage ou du soudage, l'aluminium 6061 est un matériau idéal pour la fabrication. Il peut être forgé ou extrudé, a un rapport résistance/poids élevé, est largement disponible dans le commerce et à un prix raisonnable. Pour ces raisons, de nombreuses industries préfèrent l'aluminium 6061 pour une grande variété d'applications.

Si votre prototype nécessite un aluminium structurellement plus rigide et plus dur, il peut être nécessaire de passer à l'aluminium 7075. Sans surprise, cet aluminium plus résistant est préféré pour la fabrication d'armes à feu et de composants aérospatiaux. C'est aussi parce que, malgré sa force supplémentaire, le 7075 est toujours léger, à égalité avec le 6061.

Les nuances inférieures, comme 5052, partagent certaines similitudes avec 6061, mais sont plus douces. Cela les rend idéaux pour les panneaux électroniques, en particulier les travaux sur les panneaux avant où la pièce peut avoir besoin d'être pliée après l'usinage.

Il existe même des qualités inférieures, comme l'aluminium de la série 3000. 3000 est plus proche de l'aluminium élémentairement pur, ce qui signifie qu'il est très doux et gommeux. Par la suite, il est beaucoup plus difficile d'usiner avec une machine CNC typique. Cependant, le fraisage de l'aluminium de la série 3000 sur un DATRON peut donner des résultats supérieurs. Avec des outils de coupe et des broches à grande vitesse conçus pour travailler avec ces types de matériaux, cela peut rendre la tâche beaucoup plus facile.

Une autre qualité d'aluminium courante est le MIC-6, conçu spécifiquement pour une utilisation où une tolérance serrée est requise pour la planéité. Souvent, cela s'appelle une plaque d'outillage, idéale lorsqu'une situation nécessite une plaque de montage en aluminium que vous ne voulez pas fraiser ou meuler à plat, et vous inquiétez du gauchissement (plus à ce sujet plus tard). MIC-6 a les bonnes propriétés pour maintenir un haut niveau de planéité.

Bien que de nombreuses séries d'aluminium différentes soient disponibles (et toutes uniquement nécessaires), vous verrez la préférence générale tomber en faveur du 6061 pour l'usinage CNC.

Comprendre le processus de prototypage CNC en aluminium

Afin d'apprécier le processus de prototypage CNC en aluminium, il est utile de parcourir la procédure dans un format étape par étape. Commençons par le processus CAD/CAM initial et travaillons vers la pièce finie. Voici nos meilleurs conseils :

Première étape

Concevez votre pièce pour la fabricabilité. Cela peut sembler évident, mais il est trop courant qu'une pièce soit conçue en tenant compte uniquement de considérations techniques ou esthétiques. Assurez-vous que vous n'avez pas de fonctionnalités trop profondes, des tolérances trop serrées ou des fonctionnalités impossibles à fabriquer. Rappelez-vous, vous ne pouvez pas couper un carré à l'intérieur d'un coin avec un outil rond !

Étape 2

Déterminez avec quelle qualité d'aluminium vous allez travailler. Étudiez vos options et déterminez quelle qualité correspond le mieux à vos besoins. Utilisez un logiciel d'analyse par éléments finis (FEA) (comme Autodesk Fusion 360) pour les pièces qui supportent des forces élevées. Le choix de votre matériel aura un impact sur chaque décision à venir.

Étape 3

Avec le grade d'aluminium verrouillé, vous pouvez commencer à choisir vos outils de coupe. Choisissez toujours l'outil le plus court disponible pour accomplir le travail. L'utilisation d'un outil plus long que vous avez sous la main peut sembler plus pratique que d'en commander un plus court, mais vous regretterez cette décision lorsque votre pièce finie sera couverte de marques de broutage - un signe révélateur de déviation de l'outil.

Tenez également compte de la configuration de votre machine CNC avant de prendre votre décision d'outil. Une machine typique à faible régime bénéficiera d'outils à plus grand nombre de cannelures, mais souffrira à son tour d'une faible efficacité et d'efforts de coupe plus élevés. Avec une machine CNC à haut régime, comme un DATRON, un outil à faible nombre de goujures (une seule goujure, idéalement) devient un bon choix pour réduire les efforts de coupe et permettre une excellente évacuation des copeaux.

Étape 4

Une fois votre arsenal d'outils choisi, il est temps de parler de flux et de vitesses. Pour les non-initiés, comprendre les flux et les vitesses peut être une tâche ardue.

Heureusement, il existe d'excellentes ressources disponibles pour les débutants. Les fabricants d'outils fournissent des guides d'avance et de vitesse pour vous mettre sur la bonne voie. Des services comme ProvenCut fournissent de nombreuses informations en fonction de la machine que vous utilisez, ce qui facilite le réglage de vos avances et de vos vitesses. DATRON fournit même un guide de coupe complet qui fournit des informations basées non seulement sur la fonction que vous créez, mais aussi sur la configuration de votre machine.

Étape 5

Choisissez le bon luminaire pour la pièce que vous fabriquez. Par exemple, une table à vide est parfaite pour les grandes feuilles. Les pièces plus petites ou de forme irrégulière peuvent nécessiter un étau pneumatique ou mécanique. Les pièces complexes à plusieurs faces peuvent être mieux adaptées à un 4ème ou 5ème axe.

Étape 6

Le choix des bons outils est important pour l'évacuation des copeaux, mais l'utilisation d'un système de refroidissement adéquat peut être encore plus critique. Avec l'aluminium, le liquide de refroidissement par évaporation atomisé est une excellente option propre, mais le liquide de refroidissement par inondation, le brouillard d'huile ou le jet d'air sont également acceptables. Peu importe ce qui est utilisé, assurez-vous que la puce est éjectée de la zone de coupe aussi rapidement que possible.

Étape 7

Un dernier conseil sur les outils :lors du fraisage de l'aluminium, pensez aux outils non revêtus. L'utilisation d'outils revêtus peut sembler une évidence, mais prenez note :les revêtements ajoutent une fine couche de matériau sur un tranchant tranchant, l'arrondissant ainsi. Cela peut fonctionner correctement pour les matériaux plus durs, mais lors de la coupe de qualités d'aluminium plus tendres, vous courez le risque de "grippage".

Le grippage est évident lorsque l'aluminium s'accumule sur le bord arrondi parce que l'outil n'est pas assez tranchant. Il laisse une traînée distincte d'aluminium sur le tranchant. Cela peut entraîner une usure accélérée de l'outil et de mauvais résultats de fraisage. Plus l'outil est affûté, plus les forces de coupe et les pertes par frottement sont faibles. Cela permet une utilisation plus efficace de la puissance disponible de la broche, ce qui se traduit par une durée de vie plus longue de l'outil, des temps de cycle plus rapides et des pièces plus esthétiques.

Étape Huit

Faites attention aux contraintes inhérentes au matériau. Différents types d'aluminium ont leurs propres contraintes dans le matériau, en raison des procédés utilisés pour le fabriquer. Par exemple, l'aluminium 6061 extrudé subit des contraintes internes plus élevées que le MIC-6, qui est coulé.

Cela est important lorsqu'il s'agit de la fiabilité du processus et du maintien des tolérances finies. Couper dans un matériau stressé peut entraîner un gauchissement, communément appelé « arc » ou « copeaux de pommes de terre ». Lors du fraisage d'un côté d'un matériau sous contrainte, les forces internes deviennent inégales, provoquant sa torsion. Choisir judicieusement vos outils, votre matériel, votre serrage et vos stratégies vous aidera à atténuer ces contraintes.

Entre notre bref aperçu du processus de prototypage et les conseils que nous avons inclus pour soutenir chaque étape, nous espérons que vous vous sentez plus confiant quant à la perspective d'intégrer le prototypage CNC en aluminium en interne. Bien sûr, nous sommes toujours là pour répondre à vos questions et vous fournir des conseils personnalisés lorsque vous êtes prêt à aller de l'avant.

Avantages du prototypage CNC en aluminium en interne

Choisir d'intégrer le prototypage CNC en aluminium en interne offre plusieurs avantages clés qui dépassent de loin la vitesse et permettent d'économiser sur les coûts généralement encourus par l'externalisation.

Pour commencer, vous introduisez la possibilité de retravailler une pièce à court préavis; en fait, vous pourrez peut-être éviter de créer entièrement une nouvelle pièce.

En prenant l'exemple de l'industrie électronique, considérons le cas de l'externalisation d'un boîtier électronique. Après un délai d'attente de trois semaines, vous le recevez, fabriqué exactement comme vous l'avez spécifié avec votre design.

Mais, bien sûr, votre équipe de conception a besoin d'ajustements apportés aux tolérances sur une caractéristique particulière, et les ingénieurs en électronique ont besoin d'une poche ajoutée pour une nouvelle puce. Pour effectuer ce réglage, il faudrait évidemment renvoyer la pièce à retravailler. Selon le délai d'exécution, vous pourriez envisager un autre délai d'exécution de trois semaines, minimum. Avez-vous ce genre de temps ?

Maintenant, imaginez si vous disposiez en interne d'un prototypage CNC en aluminium. Vous pouvez simplement enregistrer une fonction à l'aide de la sonde de la machine, mettre à jour vos parcours d'outil vers le modèle le plus récent et résoudre la demande en interne, à tout moment. En fin de compte, vous éviterez peut-être de créer entièrement une nouvelle pièce car l'aluminium est si facile à retravailler.

De plus, les économies de coûts et la flexibilité sont au cœur des machines DATRON.

Lorsque vous apportez le prototypage d'aluminium CNC en interne, ces avantages sont rendus plus évidents par le fait que les machines DATRON sont délibérément construites autour de leur capacité à usiner l'aluminium. À condition que les pièces soient conformes aux bonnes spécifications en termes de taille et de forme, les machines DATRON, conçues à partir de zéro - tout comme notre gamme d'outils de coupe - sont supérieures pour le prototypage CNC en aluminium.

Nous espérons que notre guide rapide de prototypage CNC en aluminium vous fournira les informations dont vous avez besoin pour envisager de déplacer le processus en interne. Si vous avez des questions supplémentaires, n'hésitez pas à nous contacter.