Quelles industries utilisent des machines CNC ?

L'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) crée de nombreuses pièces complexes requises par diverses industries. Alors que la production de masse fonctionne pour certaines applications, de nombreuses industries nécessitent des pièces personnalisées. De nombreuses entreprises recherchent l'usinage CNC pour leurs opérations afin de pouvoir suivre des conceptions précises et fabriquer des pièces précises avec un logiciel informatique. Plusieurs industries, du domaine médical au transport, dépendent de l'usinage de pièces. Grâce aux progrès des ordinateurs et des machines, le processus d'usinage CNC permet des conceptions personnalisées plus complexes que d'autres méthodes de production.

Comment fonctionne l'usinage CNC

L'usinage CNC est le processus d'utilisation d'un logiciel informatique pour guider les machines, en prenant une conception virtuelle et en la transformant en un produit tridimensionnel tangible. Ce processus est une forme de fabrication soustractive, ce qui signifie que les projets commencent par un bloc de matériau que les machines découpent pour créer le design souhaité. La programmation informatique facilite l'ensemble du processus, aidant les experts à fabriquer des produits avec une précision de conception extrême.

Un projet CNC commence par la création d'une conception à l'aide d'un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO). Les concepteurs peuvent créer pratiquement n'importe quel objet avec un logiciel 3D, mais ils doivent garder à l'esprit les spécifications des matériaux ou les limitations de la machine CNC, sinon ils risquent de créer une pièce qui ne correspond pas à sa conception. Par exemple, les machines ne peuvent pas reproduire les coupes courbes et les matériaux rigides peuvent ne pas produire l'apparence attendue.

Un programmeur utilise le logiciel CAM pour manipuler numériquement la conception dans un format que l'ordinateur de la machine CNC peut comprendre. Les machinistes s'assurent que la machine CNC dispose des bons outils pour le travail et placent le matériau sélectionné dans la machine. Enfin, le programme CNC indique à la machine de créer le produit en fonction de la conception.

Bien que les ordinateurs réalisent eux-mêmes une grande partie de la fabrication, les machinistes joueront souvent encore un rôle dans le processus. Des conceptions particulièrement complexes ou différents types de machines peuvent obliger les machinistes à arrêter l'opération et à faire tourner certaines pièces de temps à autre. L'usinage peut aussi n'être que la première étape avant les finitions qui doivent être faites à la main.

L'ensemble du processus d'usinage CNC peut être achevé rapidement, car les machinistes peuvent créer des dessins CAO en quelques jours. Si nécessaire, les conceptions CAO sont faciles à modifier, de sorte que la création, le test et l'ajustement de modèles ou de prototypes 3D sont relativement simples et rapides. De plus, couper des blocs de matériaux existants est un processus rapide. De plus, les machines CNC peuvent faire partie d'une chaîne de montage afin que plusieurs machines puissent travailler ensemble, produisant efficacement de nombreux produits ou toutes les pièces d'un produit simultanément.

Capacités des machines CNC

Les machinistes peuvent utiliser des machines CNC pour produire de nombreuses conceptions de produits, des formes standard aux objets avec des cônes et des contours composés. L'industrie de l'usinage CNC peut gérer vos travaux les plus grands ou les plus petits, de la fabrication de grandes pièces à la sculpture de pièces précises et à leur réalisation avec des opérations de finition secondaires. Le processus automatisé permet une qualité constante, garantissant que tous les produits sont identiques, même au niveau de la production de masse.

L'usinage CNC est également équipé de manière unique pour créer des prototypes de produits. Avec le prototypage rapide, vous pouvez usiner un échantillon de produit rapidement et efficacement, puis l'inspecter et le tester pour garantir sa facilité d'utilisation avant le début de la production en série. L'usinage rapide de pièces avec un logiciel précis vous laisse du temps dans le processus de production pour mettre en œuvre des conceptions précises pendant les tests et la fabrication et peut réduire la quantité de déchets que votre entreprise produit.

L'usinage CNC permet également une fabrication polyvalente, car vous pouvez utiliser divers matériaux pour fabriquer des pièces avec les spécifications exactes dont vous avez besoin. De nombreux projets peuvent bénéficier de ce niveau de précision, notamment la création de composants personnalisés ou de pièces de rechange rares.

Bien que de nombreuses personnes associent l'usinage au métal, les machinistes réussissent à créer des pièces à partir d'autres matériaux, tels que les composés phénoliques, les plastiques, la mousse rigide et la mousse à découper. Ces matériaux alternatifs augmentent la polyvalence de l'usinage pour inclure des options résistantes à l'eau, durables, non conductrices ou présentant d'autres caractéristiques introuvables dans les métaux.

L'usinage CNC utilise plusieurs types d'appareils. Le fraisage, le décolletage et le tournage mécanique fonctionnent selon différentes méthodes, tournant soit les outils, soit les matériaux. Les ouvriers choisissent les méthodes d'usinage en fonction de la précision requise du produit et du contenu utilisé. Leurs options sont :

• Tournage à la machine : Semblables à un tour, les fraiseuses CNC tournent le matériau sous contrôle informatique. La méthode de tournage à la machine permet la production en série de pièces personnalisées.
• Dévissage : L'usinage de vis nécessite une configuration experte. Malgré le temps supplémentaire nécessaire, l'usinage par vissage produit des pièces précises qui peuvent être aussi petites que 0,005 pouce.
• Fraisage mécanique : Le fraisage mécanique fait tourner les outils autour de la pièce, les fraiseuses utilisant de nombreux outils pour les pièces très détaillées.

Industries utilisant des machines CNC

La précision compte le plus dans les cas de vie ou de mort, tels que ceux rencontrés dans les industries de la défense, de l'aérospatiale, de la pétrochimie et de la défense. Les entreprises de ces secteurs exigent la plus grande précision dans leurs pièces, car la défaillance des composants peut mettre des vies en danger. L'usinage CNC peut atteindre les niveaux de précision nécessaires pour sauver des vies lorsque cela compte.

Certains fabricants peuvent avoir leurs propres machines pour fabriquer les produits dont ils ont besoin. Différentes machines utilisent différentes techniques pour travailler avec différents matériaux en fonction des besoins de chaque secteur pour ses pièces. D'autres entreprises décident de travailler avec des entreprises d'usinage CNC professionnelles pour fabriquer leurs pièces.

En utilisant la bonne machine et le bon matériel pour le travail, les machinistes CNC peuvent servir un large éventail d'industries. Chacune de ces industries a ses propres besoins, ce qui signifie que toutes les utilisations de l'usinage CNC ne fonctionneront pas pour toutes les entreprises. Même les entreprises du même secteur peuvent trouver différentes applications pour l'usinage CNC dans leurs créneaux.

1. Industrie médicale

Le domaine médical s'appuie sur des produits personnalisés et de qualité pour répondre aux différents besoins des patients. Cependant, cette industrie utilise également de nombreux dispositifs jetables pour protéger les patients contre les infections ou les maladies pendant qu'ils reçoivent des soins médicaux. Les entreprises médicales ont besoin de volumes élevés de pièces précises pour répondre aux besoins de leurs patients et garder leurs installations approvisionnées en produits essentiels. Parfois, les entreprises peuvent demander des prototypes avant de commencer la production complète, en particulier lors du test de nouvelles idées. Les prototypes sont essentiels dans le domaine médical, car les professionnels doivent s'assurer que les produits fonctionnent bien avant de les utiliser avec des patients.

Les différents types de machines CNC s'adaptent bien aux besoins du domaine médical. En raison de la variété de matériaux et d'appareils disponibles, les travailleurs médicaux peuvent avoir une large gamme de pièces créées par usinage CNC, notamment :

• Implants
• Appareils IRM
• Orthèses
• Pièces électriques
• Boîtiers électroniques pour appareils de surveillance
• Équipement de recherche
• Boîtiers blindés
• Emballage stérile personnalisé
• Pièces en plastique haute température
• Instruments médicaux
• Produits approuvés par la FDA

Les avantages des machines CNC dans le domaine médical incluent la possibilité de créer rapidement des pièces personnalisées. Cependant, ceux de cette industrie exigent également la fabrication de ces pièces dans des environnements approuvés par la FDA. Lors de l'élaboration de conceptions individuelles, le logiciel CNC permet aux ingénieurs de voir tous les aspects de la pièce en trois dimensions avant de l'usiner. Ce processus garantit que chaque composant a les dimensions exactes dont il a besoin pour fonctionner correctement. Les pièces qui s'emboîtent doivent avoir la plus petite marge d'erreur possible, car des problèmes peuvent entraîner des dysfonctionnements de la machine et des diagnostics erronés.

2. Industrie aérospatiale

Les appareils de l'industrie aérospatiale sont confrontés à des conditions variées, notamment des vitesses élevées, des courants d'air rapides et des pressions d'air extrêmes. Pour éviter d'endommager l'avion, les ingénieurs doivent construire chaque composant avec les outils et les pièces les plus précis. Même une petite erreur pourrait attraper un courant d'air, produisant une traînée ou augmentant l'usure des pièces.

L'usinage CNC aérospatial doit répondre à des exigences incroyablement précises, telles que des tolérances aussi serrées que 0,00004 pouces. Les machinistes doivent respecter ces tolérances avec les matériaux standard de l'industrie extra-durables tels que le titane, l'aluminium, le nickel et certains plastiques. Les matériaux exacts dépendent des pièces créées et des propriétés requises pour ce composant CNC.

L'industrie aérospatiale et aéronautique utilise diverses pièces pour les aéronefs et les appareils d'entretien des aéronefs, notamment :

• Collecteurs
• Profils aérodynamiques
• Douilles
• Connecteurs électriques
• Pièces de train d'atterrissage
• Antennes
• Matériaux de suppression des radiofréquences

En adoptant l'usinage CNC pour créer des composants, l'industrie aérospatiale obtient les pièces personnalisées dont elle a besoin avec les tolérances extrêmement serrées dont elle a besoin. Sans pouvoir concevoir et fabriquer des composants précis, l'industrie aéronautique et spatiale n'a peut-être pas atteint son niveau technologique actuel. Avoir un moyen facile de créer des pièces expérimentales est essentiel pour la sécurité et le succès futurs.

L'usinage CNC est également une méthode idéale pour la fabrication de prototypes de pièces aérospatiales. La visualisation de l'image 3D sur un ordinateur permet à l'ingénieur de tester la fonctionnalité de la pièce et d'apporter des modifications rapides si nécessaire. Une fois finalisé, les ingénieurs peuvent commencer le processus d'usinage CNC pour une production rapide de pièces. Le passage de la production individuelle à la production de masse de pièces pour l'industrie aéronautique ou aérospatiale devient simple grâce à l'utilisation de machines CNC tout au long du processus.

3. Industrie du transport

De nombreux composants de l'industrie aéronautique, tels que les moteurs, peuvent également être utilisés dans l'industrie du transport. La recherche et les essais de produits sont tout aussi vitaux pour le secteur des transports que pour l'industrie aéronautique et spatiale, car ils affectent la sécurité et la capacité de voyager des personnes. Les concepteurs de véhicules doivent tester des prototypes de pièces physiques afin de savoir comment modifier leurs conceptions et modèles d'origine pour obtenir de meilleurs résultats. L'usinage CNC permet aux ingénieurs de créer des prototypes, de tester leur fonctionnalité et éventuellement de concevoir une conception avec les spécifications exactes dont ils ont besoin.

Alors que l'industrie aérienne et spatiale exige des engins construits pour des vitesses plus rapides que le son, le secteur des transports exige de la longévité. Les véhicules de transport ont besoin de composants robustes suffisamment solides pour transporter des marchandises lourdes sur de longues distances. L'industrie du transport peut avoir besoin de machines CNC pour construire des pièces utilisées dans divers véhicules, tels que :

• Navires maritimes
• Trains de marchandises
• Transport ferroviaire
• Camions de transport à 18 roues
• Véhicules de tourisme

Lors de l'utilisation dans les trains à grande vitesse, les vitesses rapides exercent une pression supplémentaire sur les véhicules, nécessitant une précision encore meilleure dans le montage des pièces utilisées sur les voitures et les moteurs du train.

Parce que les machines CNC peuvent créer des pièces à partir de plusieurs types de matériaux, elles peuvent tout fabriquer, des freins aux pièces de moteur et même aux outils. Tout comme les voitures particulières évoluent pour devenir plus efficaces, les véhicules utilitaires de l'industrie du transport sont confrontés à des changements similaires. Pour réaliser les changements rapides nécessaires à une série de tests, les ingénieurs peuvent utiliser des conceptions usinées CNC pour accélérer le processus de recherche et développement et fabriquer plus rapidement les véhicules et les pièces nécessaires.

4. Industrie pétrolière et gazière

L'industrie pétrochimique utilise de grandes machines pour les raffineries et les plates-formes de forage. Cette ligne de travail repose sur des pièces bien usinées et ajustées avec précision. Sans un ajustement parfait, des problèmes tels que des fuites de soupapes, des défaillances de piston ou des dysfonctionnements de cylindre pourraient survenir. Pour réaliser des installations efficaces, les entreprises pétrochimiques ont besoin de composants fabriqués à partir des machines CNC les plus précises.

Les plates-formes de forage sont un autre endroit où les pièces doivent avoir une tolérance élevée. Contrairement à d'autres installations, les plates-formes de forage fonctionnent dans des zones isolées. Si un composant CNC ne fonctionne pas comme il se doit, le remplacement ou la réparation peut prendre des jours de production. Les pièces produites pour être utilisées sur les plates-formes doivent bien fonctionner la première fois et continuer à fonctionner longtemps dans le futur, même en présence de brouillard salin de la mer, de poussière du désert ou de neige des plaines du nord.

Les composants utilisés dans l'industrie pétrolière et gazière que l'usinage CNC peut produire comprennent des pièces pour les pipelines, les raffineries et les plates-formes, notamment :

• Épingles
• Barres
• Vannes
• Pistons
• Cylindres
• Forets

L'industrie pétrolière et gazière évolue à une vitesse qui nécessite des délais d'exécution rapides et un traitement occasionnel de pièces à grand volume. Les avantages de l'industrie des machines CNC pour ce secteur comprennent la possibilité de créer des produits spécialisés pour les chantiers. De plus, les opérations CNC peuvent produire des pièces grandes ou petites pour l'industrie, ainsi que les composants nécessaires aux engrenages électroniques qui deviennent de plus en plus populaires dans le secteur pétrolier et gazier.

5. Industrie militaire et de défense

Semblable à l'industrie pétrolière et gazière, le secteur de la défense a besoin de pièces durables qui résistent même aux environnements les plus difficiles. Le gouvernement établit des règles strictes pour les activités militaires. Tout comme les fournitures médicales doivent avoir leur production conforme aux règles créées par la FDA, les produits militaires doivent respecter les réglementations gouvernementales.

L'armée dans son ensemble englobe une multitude de secteurs. Les produits et pièces créés pour la défense peuvent sembler similaires à ceux d'autres industries, telles que l'aviation, l'électronique, la marine, les transports et les industries médicales. Cependant, ces autres industries n'ont pas autant besoin de suivre les dernières technologies tout en ayant accès à des pièces fiables dans les endroits les plus reculés. Le secteur de la défense nécessite des pièces précises telles que :

• Composants de communication
• Composants de transport
• Électronique
• Pièces d'avion

Les mesures de haute sécurité exigent le secret entourant les procédures exactes et les produits utilisés dans la création d'équipements militaires. Cependant, ce secteur peut tirer parti de l'utilisation de l'usinage CNC, comme des mises à niveau efficaces, des pièces durables faites de matériaux résistants et la fabrication en série de pièces approuvées qui nécessitent des tolérances précises. L'armée fait partie des industries dotées de machines CNC qui peuvent nécessiter des mises à niveau régulières des appareils. Des capacités d'usinage et de prototypage précis permettent au secteur de la défense d'utiliser les dernières technologies et de fournir la meilleure protection de la patrie.

6. Industrie électronique

Bien que l'usinage puisse créer de grandes pièces, il excelle également en tant qu'option pour la conception de petits composants, tels que ceux utilisés par l'industrie électronique. Les avancées technologiques modernes reposent sur des pièces et des dispositifs petits et légers avec des proportions précises au laser inférieures à 10 micromètres, ce que l'usinage CNC peut fournir.

En plus des composants d'appareils électriques courants, l'industrie électronique a également besoin de la capacité de créer des composants de communication. Les pièces de communication peuvent protéger les appareils de communication contre les interférences provenant d'autres appareils électroniques. Ils fournissent également des connexions électriques entre les pièces, notamment :

• Dissipateurs de chaleur
• Isolation électrique
• Boîtiers d'amplificateur
• Blindage contre les interférences radiofréquence

Les petites pièces nécessitent des tolérances plus strictes. L'électronique et les autres composants électriques nécessitent un micro-usinage sans erreur. Les humains sont incapables d'atteindre de tels niveaux de précision par eux-mêmes. L'utilisation d'un ordinateur pour couper et contrôler les outils d'usinage augmente la précision possible lors de la création de composants minuscules. L'industrie électronique doit son succès à la précision supérieure produite par l'usinage CNC.

7. Industrie maritime

L'industrie maritime doit son succès aux différents composants usinés CNC qu'elle utilise. De nombreux éléments de motomarines nécessitent des matériaux ou des formes inhabituels, et l'usinage est la méthode idéale pour répondre à ces besoins avec un minimum d'effort.

Contrairement à d'autres secteurs, l'industrie maritime exige un degré élevé de résistance à l'eau de ses produits, car la plupart des composants seront soit directement exposés à l'eau, soit exposés à l'humidité autour des océans, des lacs et des rivières, ce qui peut user les pièces. La plupart des appareils électroniques ne fonctionnent pas bien dans des environnements humides ou mouillés. Les produits marins, cependant, reposent sur des composants électriques résistants à l'eau. L'électronique à bord des navires nécessite des considérations particulières, telles que des boîtiers pour empêcher l'eau d'interférer avec les processus électriques. De plus, les pièces utilisées dans ou près de l'océan doivent être résistantes à la corrosion, car l'eau salée peut facilement éroder les mauvais matériaux.

Les applications marines nécessitent également un degré élevé de portabilité et de durabilité. Les composants doivent pouvoir durer longtemps et résister à l'usure et aux dommages, car les navires en mer peuvent devoir attendre longtemps avant de revenir à terre pour des réparations. L'usinage CNC peut aider à produire des pièces durables en les fabriquant selon des spécifications de conception exactes, de sorte qu'elles s'emboîtent étroitement et fonctionnent bien ensemble sans faute. Certains de ces composants incluent :

• Caisses isolantes
• Pièces électroniques
• Composants du moteur
• Hélices
• Moules prototypes
• Autres pièces de bateau

CNC benefits the marine industry through its ability to make custom parts. Whether for small boats or industrial shipping vessels, boat parts may need custom specifications to fit the user’s needs. With CNC machining’s versatility, engineers can make both large and small pieces, depending on the available machinery. Marine foams have a range of types, including rigid polyurethane and thermoplastic polyurethane, that engineers can use to create water-resistant, lightweight and durable parts for boats.

CNC Material Selection

CNC machining benefits several industries, and each application requires specific materials for best results. Narrowing down all the options helps machinists arrive at the most useful and long-lasting solutions for their products.

Some popular materials used in the above industries to make products and prototypes include:

Plastics

Plastics represent a wide range of materials, versatile in many industries. The medical field uses plastic for custom packaging to ensure product safety. Many healthcare supplies must also withstand high working temperatures, which certain plastics can accommodate.

The defense industry also uses plastics to make lightweight, temperature-stable parts for antennas, microwave lenses and more. Epoxy resins are strong enough for homeland security applications and can often meet specific temperature requirements.

Polyester film, another polymer resin, is a flexible and stable insulating material for electrical products and also has medical uses. Some plastics are friction and corrosion-resistant, ideal for products like bushings and bearings that may experience harsh environments. Other plastics are transparent, perfect for products that need to be stronger than glass but still see-through, like bullet-proof glass.

Carving Foam

Foam is lightweight and soft but also dense enough to withstand various applications. Moisture and rust-resistant, rigid foam will maintain its structural integrity even when exposed to water and rough conditions, making it useful in the marine industry. Its flexibility allows it to take almost any shape through CNC machining, and it’s a great material for creating intricate, detailed shapes.

Carving foam is ideal for fabricating seals, gaskets and electrical components. The defense industry also uses flexible, water-resistant foams for weatherproof radiofrequency products, as well as heat-resistant foams for custom homeland security projects.

Phenolics

Phenolics are fabric-reinforced laminates that have high tensile and flexural strength and work well for electrical applications. Thermosetting glass-reinforced laminates, like G10/FR4, are flame-retardant, heat-stable materials often used for electrical insulation, protecting people from strong electrical currents. G10/FR4 can also be used in printed circuit boards for telecommunications devices, as well as electrical controls like timers and transformers.

Other phenolic laminates have properties such as stability at higher temperatures, hardness and dimensional stability under different conditions. GPO3, in particular, is an electrical-grade material that achieves arc-resistant insulation in high-voltage parts such as switchgears, transformer components and TV parts. Some phenolics are even friction, abrasion and chemical-resistant, for use in various specialized industries.

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