Maîtriser le prototypage CNC aluminium : Guide pratique rapide

Le prototypage CNC en aluminium peut présenter des avantages considérables.

Passer de matériaux plus faciles peut ouvrir de nouvelles applications dans une plus grande variété d'industries. Étant l'un des matériaux les plus courants en usinage CNC, l'aluminium est un matériau idéal pour le prototypage, et amener la capacité en interne mérite certainement d'être considéré. Selon les industries que votre opération dessert, et les pièces dont elles ont besoin, cela peut même être une nécessité.

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

Quels Types de Produits Sont Usinés en Aluminium ?

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

Bien qu'il y ait beaucoup de 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, dissipateurs thermiques et cadres, corps d'ordinateurs portables ou de téléphones portables, etc. Même des composants apparemment mineurs, comme les boutons de volume, sont souvent faits en aluminium pour donner au produit une sensation plus haut de gamme que le plastique.

Les fabricants de moules dépendent aussi des prototypes en aluminium. Quand la demande est petite et que la durée de vie du moule n'importe pas, beaucoup de temps peut être économisé en faisant un moule en aluminium comparé à faire un moule en acier trempé. L'aluminium peut aussi être utilisé pour les moules en fibre de carbone ou thermoformage, par opposition au processus coûteux de construction d'un moule d'injection.

Les industries aérospatiale et de défense sourcent aussi des pièces usinées en aluminium, comme les boîtiers pour cartes radar ou composants structurels. En plus, le secteur automobile compte sur l'usinage aluminium pour la production de grande volume de pièces de voiture comme les panneaux, garnitures intérieures et quincaillerie.

Quels Types d'Aluminium Sont Utilisés pour le Prototypage ?

Le prototypage CNC aluminium n'est pas une proposition taille unique. Bien que plusieurs industries et laboratoires R&D dépendent du prototypage 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 le grade d'aluminium le plus largement utilisé aux États-Unis, le 6061 est populaire pour les besoins de prototype ou production.

Pourquoi ?

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

Si votre prototype requiert de l'aluminium qui est structurellement plus rigide et plus dur, passer à l'aluminium 7075 pourrait être nécessaire. Sans surprise, cet aluminium plus fort est préféré pour la fabrication d'armes à feu et de composants aérospatiaux. C'est aussi parce que, malgré sa résistance accrue, le 7075 est encore léger, à parité avec le 6061.

Les grades inférieurs, comme le 5052, partagent quelques similarités avec le 6061, mais sont plus tendres. Cela les rend idéaux pour les panneaux électroniques, spécifiquement le travail de panneau frontal où la pièce pourrait avoir besoin d'être pliée après l'usinage.

Il y a même des grades plus bas, comme l'aluminium série 3000. Le 3000 est plus proche de l'aluminium élémentairement pur, ce qui signifie qu'il est très mou et collant. Par la suite, il est bien plus difficile à usiner avec une machine CNC typique. Cependant, fraiser l'aluminium série 3000 sur un DATRON peut donner des résultats supérieurs. Avec des outils de coupe et broches grande vitesse conçus pour travailler avec ce genre de matériaux, cela peut rendre la tâche significativement plus facile.

Un autre grade d'aluminium commun est le MIC-6, conçu spécifiquement pour une utilisation où une tolérance serrée est requise pour le planéité. Souvent, cela est appelé une plaque d'outillage, idéale pour quand une situation nécessite une plaque de montage en aluminium que vous ne voulez pas fraiser ou rectifier plane, et vous inquiéter de la déformation (plus sur ça plus tard). Le MIC-6 a les bonnes propriétés pour maintenir un haut niveau de planéité.

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

Comprendre le Processus de Prototypage CNC Aluminium

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

Étape Un

Concevez votre pièce pour la fabricabilité. Cela peut sembler évident, mais c'est trop commun qu'une pièce soit conçue avec seulement des considérations d'ingénierie ou esthétiques en tête. Assurez-vous de ne pas avoir des caractéristiques trop profondes, des tolérances trop serrées, ou des caractéristiques impossibles à fabriquer. Rappelez-vous, vous ne pouvez pas couper un carré dans un coin avec un outil rond !

Étape Deux

Déterminez quel grade d'aluminium vous allez travailler. Étudiez vos options et déterminez quel grade correspond le mieux à vos besoins. Utilisez un logiciel d'analyse par éléments finis (FEA) (comme Autodesk Fusion 360) pour les pièces qui endurent de fortes forces. Choisir votre matériau impactera chaque décision qui suit.

Étape Trois

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. Utiliser un outil plus long que vous avez sous la main peut sembler plus pratique que d'en commander un plus court, mais vous regretterez la décision quand votre pièce finie sera couverte de marques de chatter — un signe révélateur de déviation d'outil.

Considérez aussi votre configuration de machine CNC avant de prendre votre décision d'outil. Une machine typique à bas régime bénéficiera d'outils à plus grand nombre de goujures, mais souffrira en retour de faible efficacité et de forces de coupe plus élevées. Avec une machine CNC à haut régime, comme une DATRON, un outil à nombre de goujures inférieur (monobrin, idéalement) devient un bon choix pour réduire les forces de coupe et permettre une excellente évacuation des copeaux.

Étape Quatre

Avec votre arsenal d'outils choisi, il est temps de parler avances et vitesses. Pour les non-initiés, comprendre les avances et vitesses peut être une tâche intimidante.

Heureusement, il y a d'excellentes ressources disponibles pour les débutants. Les fabricants d'outils fournissent des guides d'avances et vitesses pour vous mettre sur la bonne voie. Des services comme ProvenCut fournissent des charges d'informations basées sur la machine que vous utilisez, ce qui rend le réglage de vos avances et vitesses un jeu d'enfant. DATRON fournit même un guide de coupe complet qui fournit des informations basées non seulement sur la caractéristique que vous faites, mais sur la configuration de machine que vous avez.

Étape Cinq

Choisissez le bon montage pour la pièce que vous faites. Par exemple, une table à dépression est parfaite pour le grand matériau en feuille. Des pièces plus petites ou de forme bizarre pourraient avoir besoin d'un étau pneumatique ou mécanique. Des pièces complexes, multi-faces, pourraient être mieux adaptées pour un 4e ou 5e axe.

Étape Six

Choisir les bons outils est important pour l'évacuation des copeaux, mais utiliser un système de refroidissement adéquat peut être encore plus critique. Avec l'aluminium, le liquide de refroidissement évaporatif atomisé est une excellente option propre, mais le refroidissement par inondation, brouillard d'huile, ou souffle d'air est aussi acceptable. Peu importe lequel est utilisé, assurez-vous que le copeau s'éjecte de la zone de coupe le plus rapidement possible.

Étape Sept

Un dernier conseil sur les outils : Quand on fraise de l'aluminium, considérez des outils non revêtus. Utiliser des outils revêtus peut sembler une évidence, mais notez : Les revêtements ajoutent une fine couche de matériau sur un bord de coupe aigu, l'arrondissant ainsi. Cela peut bien marcher pour des matériaux plus durs, mais quand on coupe des grades plus tendres d'aluminium, vous courez le risque de « galling » (grattage/adhérence).

Le galling est évident quand l'aluminium s'accumule sur le bord arrondi parce que l'outil n'est pas assez aigu. Il laisse un étalage distinct d'aluminium au bord de coupe. Cela peut mener à une usure accélérée de l'outil, et de mauvais résultats de fraisage. Plus l'outil est aigu, plus les forces de coupe et pertes par frottement sont basses. Cela rend un usage plus efficace de la puissance disponible de la broche, ce qui mène à une plus longue durée de vie d'outil, des temps de cycle plus rapides, et des pièces plus belles.

Étape Huit

Surveillez les contraintes inhérentes dans le matériau. Différents types d'aluminium viennent avec leurs propres contraintes dans le matériau, dues aux processus utilisés pour le fabriquer. Par exemple, l'aluminium 6061 extrudé souffre de contraintes internes plus élevées comparé au MIC-6, qui est coulé.

Cela importe quand il s'agit de fiabilité du processus et de tenue des tolérances finies. Couper dans un matériau contraint peut résulter en déformation, communément appelée « arc » ou « potato chipping » (effet chips de pomme de terre). Quand on fraise un côté d'un matériau contraint, les forces internes deviennent inégales, le faisant tordre. Choisir vos outils, matériau, maintien de pièce, et stratégies judicieusement aidera à atténuer ces contraintes.

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

Avantages du Prototypage CNC Aluminium En Interne

Choisir d'intégrer le prototypage CNC aluminium en interne fournit plusieurs avantages clés qui surpassent de loin la vitesse et économisent sur les coûts typiquement encourus par la sous-traitance.

Pour commencer, vous introduisez la capacité de retravailler une pièce sur court préavis ; en fait, vous pourriez être capable d'éviter de faire une pièce entièrement neuve.

En utilisant l'industrie électronique comme exemple, considérez le cas de sous-traiter un boîtier électronique. Après un délai de trois semaines, vous le recevez, fait exactement comme vous l'avez spécifié avec votre design.

Mais, bien sûr, votre équipe de design a besoin d'ajustements sur les tolérances d'une caractéristique particulière, et les ingénieurs électroniques ont besoin d'une poche ajoutée pour une nouvelle micropuce. Afin de faire cet ajustement, vous auriez évidemment besoin de renvoyer la pièce pour être retravaillée. Selon le délai, vous pourriez regarder un autre délai de trois semaines, minimum. Avez-vous ce genre de temps ?

Maintenant, imaginez si vous aviez le prototypage CNC aluminium en interne. Vous pourriez simplement enregistrer sur une caractéristique en utilisant le palpeur de la machine, mettre à jour vos trajectoires d'outils au modèle le plus récent, et résoudre la demande en interne, sur le champ. Finalement, vous pourriez éviter de créer une nouvelle pièce entièrement puisque l'aluminium est si facile à retravailler.

En plus, l'économie de coûts et la flexibilité sont toutes deux centrales aux machines de DATRON.

Quand vous amenez le prototypage CNC aluminium en interne, ces avantages sont rendus plus apparents par le fait que les machines DATRON sont délibérément construites autour de leur capacité à usiner l'aluminium. Pourvu que les pièces soient les bonnes spécifications par rapport à la taille et la forme, les machines de DATRON, conçues dès le départ — tout comme notre gamme d'outils de coupe — sont supérieures pour le prototypage CNC aluminium.

Nous espérons que notre guide rapide de prototypage CNC aluminium vous fournit l'information dont vous avez besoin pour considérer de déplacer le processus en interne. Si vous avez des questions supplémentaires, vous êtes les bienvenus pour nous contacter.