Usinage CNC : moteur d'innovation dans le secteur de l'énergie verte

Le secteur de l'énergie est le sang vital de la société moderne, alimentant en continu tous nos appareils et industries. Par conséquent, cette production constante et vigilante d'énergie nécessite toutes sortes d'équipements avancés, des vannes hydrauliques pour l'industrie pétrolière et gazière aux cellules solaires en passant par les pièces d'éoliennes. Le CNC a été crucial pour créer ces dispositifs complexes.

Hormis l'aérospatial et l'automobile, la production d'énergie est l'une des plus grandes utilisations de l'usinage CNC. Cependant, l'industrie de l'énergie est à un tournant où elle doit peut-être faire place à de nouvelles formes d'énergie verte aux côtés des sources conventionnelles, ou (plus radicalement) abandonner le pétrole et le gaz pour les renouvelables. Après tout, le secteur des renouvelables a crû de 5 % par an de 2007 à 2017, avec plus 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 pièces de production d'énergie. Cet article examine les principales façons dont le CNC joue un rôle crucial dans cette transition.

Énergie éolienne

La production d'énergie éolienne nécessite des pièces durables, durables, capables de 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 du métal et de la fibre de carbone a été crucial non seulement pour la production des pales, mais aussi pour des pièces comme les énormes roulements qui ajustent l'angle. Avec le CNC, les roulements géants du mécanisme d'ajustement d'une éolienne peuvent être fabriqués avec une précision généralement réservée aux pièces plus petites. Comme ce sont des pièces massives dont la mobilité impacte sévèrement la performance, elles (un peu comme les pales de moteurs d'avion) doivent être d'une précision sévère.

Généralement, des tours polyvalentes sont utilisées pour les engrenages, carters de réducteurs et rotors. Compte tenu de la taille moyenne d'une éolienne, elle nécessite de grandes machines lourdes, avec environ 90 % de la fabrication de roues dentées impliquant de l'enlèvement de métal. De nos jours, c'est dominé par le fraisage d'engrenages, utilisant une fraise mère ou des fraises-disques. De même, des machines de forage CNC sont souvent utilisées pour percer des trous dans les échangeurs de chaleur à tube pour divers systèmes énergétiques.

Avec les éoliennes, il y a un besoin de machines CNC traitant les plastiques renforcés fibre de carbone ou fibre de verre. Côté matériaux, la fibre de verre à âme creuse, l'aluminium et les bois légers peuvent aussi être utilisés pour les pales de rotor. Le profil de pale de la plupart des rotors est assez similaire à celui des avions, donc ces machines nécessitent une précision lourde.

Énergie solaire

Hormis les panneaux solaires eux-mêmes, diverses pièces nécessitent une fabrication précise : cadres, rails arrière et rails porteurs. Les fraiseuses et foreuses sont idéales pour de tels projets et de nombreuses entreprises commercialisent leurs machines CNC comme spécifiquement pour produire des pièces de panneaux solaires. Même les grandes lignes de production de panneaux solaires intègrent plusieurs types de procédés CNC comme découpe et forage, mais nécessitent aussi plusieurs procédés non-CNC en conjonction avec des opérateurs travaillant simultanément.

Comme les lignes de production peuvent être massives et encombrantes, des entreprises comme Fanuc proposent des bras robotiques polyvalents gérant des formes avec plus de flexibilité et d'économie d'espace. De même, des entreprises comme Beam cut offrent des logiciels spécialisés dans la fabrication de panneaux solaires qui simplifient le processus et ne nécessitent qu'une seule personne pour opérer. C'est l'une des façons dont le CNC libère l'espace et l'utilisation de la main-d'œuvre.

Les fabricants de panneaux solaires utilisent très souvent des tours et des coupe-fils pour cadres et boîtiers. Les machines de découpe plasma et laser à fibre se spécialisent souvent dans la fabrication de panneaux solaires, divers lasers étant 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 peut y avoir de la place pour la fabrication hybride dans l'industrie solaire.

Énergie hydraulique

Les turbines et générateurs hydroélectriques ne sont pas juste des machines massives. Ils doivent aussi être durables face à la pression et aux dégâts d'eau, composés de métaux possédant ces qualités, utilisant souvent des pièces en acier au carbone et acier inoxydable. Des entreprises du monde entier utilisent les technologies CNC pour produire toutes sortes de composants, des arbres et bagues simples aux carters de turbines, roues et couvercles.

Cela implique le tournage, l'alésage de ligne et le fraisage habituels, mais souvent à une échelle massive, selon les besoins de l'usine. Pour référence, Canyon Hydro en Amérique du Nord utilise une fraiseuse CNC 7 axes capable de fabriquer des turbines hydroélectriques Pelton et Francis jusqu'à 16 pieds de diamètre pour 25 tonnes. La machine CNC corrige des imperfections mineures (mais potentiellement impactantes) dans la turbine. Parmi bien d'autres machines dans leur centre de fabrication. À une échelle encore plus grande, l'usine York de Voith Hydro usines des pièces pouvant dépasser 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 utilisés pour développer les vannes de barrages et centrales hydroélectriques. Dans certains cas, la croissance de diverses machines CNC a permis la production de telles pièces sur site, au lieu de les apporter d'une usine lointaine.

Dans l'ensemble, le monde de l'énergie verte bénéficie immensément de l'usinage CNC et des technologies modernes. Nous n'avons fait qu'effleurer leurs capacités, pourtant il y a déjà tant d'applications, avantages et cas d'usage.