Maîtriser l'imbrication pour la découpe tôle : conseils d'experts et meilleures pratiques

Le coût global de production des opérations de tôle dépend des coûts matériau et d'usinage, le premier occupant une proportion majeure. C'est pourquoi l'imbrication (nesting) de vos pièces dans le fichier est une étape importante du processus de conception pour les projets de tôle.

Qu'est-ce que l'imbrication pour la découpe tôle ?

Dans le contexte de la fabrication, le terme « imbrication » fait généralement référence au processus de disposition de plusieurs pièces sur une seule tôle, réduisant ainsi les déchets et optimisant la production. C'est largement utilisé dans l'industrie pour réduire le gaspillage et économiser les coûts.

Un fichier DXF est le format préféré pour nos services de découpe. Les logiciels CAO dédiés peuvent imbriquer automatiquement vos pièces et exporter un fichier DXF pour les opérations ultérieures.

Devriez-vous imbriquer vos pièces ?

Avant d'aborder les meilleures pratiques, reculons et demandons-nous si nous devrions faire l'effort d'imbriquer nos pièces. La réponse dépendra surtout de votre situation.

Par exemple, si vous êtes fabricant, les fichiers imbriqués pour la découpe sont assez standard et souvent requis pour tirer le meilleur parti de votre matériau disponible et optimiser la production.

Du point de vue de l'acheteur cherchant à faire fabriquer des pièces, il est important de se rappeler que la plupart des ateliers de découpe tôle ont déjà les moyens et la familiarité avec les pièces imbriquées. En fait, dans certains cas, cela peut gêner le fabricant de recevoir un fichier déjà imbriqué car cela l'enferme dans une configuration prédéfinie qui peut être moins qu'idéale.

Par exemple, de nombreux fabricants de pièces tôle travaillent avec du matériau dont des pièces ont déjà été découpées. Cela peut les obliger à utiliser une pièce de matériau entièrement neuve au lieu de celle qu'ils auraient pu optimiser en imbriquant les pièces. Les fabricants sont aussi plus en phase avec la taille du matériau, les limitations de machine, etc.

En bref, il est parfois plus simple pour les deux parties d'envoyer vos pièces comme fichiers individuels. Il y a des cas où il est logique pour un client d'imbriquer ses pièces à l'avance, comme quand le fichier imbriqué consommera une tôle entière, ou quand le client fournit son propre matériau.

L'impact de la géométrie et du positionnement. Exemples pratiques avec le Moteur de Devis Instantané

Exemple 1

Le choix d'imbriquer vos pièces ou non dépend principalement de la géométrie de votre pièce. Nous utiliserons les illustrations ci-dessous pour démontrer quand l'imbrication est un outil d'économie de coûts et quand elle ne l'est pas.

Nous avons créé deux fichiers DXF différents avec des pièces de même taille mais disposées différemment :

• Dans le premier fichier, les pièces sont disposées plus largement et occupent une tôle plus grande
• Dans le second, elles sont placées côte à côte et occupent une tôle plus petite

Nous avons téléchargé ces fichiers sur le Moteur de Devis Instantané (MDI) avec les mêmes paramètres : matériau, épaisseur de tôle, finition, etc. L'algorithme a reconnu ces deux fichiers différents comme identiques et a retourné le même prix :

Cela s'est produit car l'algorithre ne reconnaît que l'espace « utile » occupé par les pièces. Donc, si vous séparez les mêmes pièces en différents fichiers et les téléchargez sur le MDI, le prix total reste le même.

Mais ce serait plus pratique pour les fabricants de travailler avec des fichiers séparés. Ils pourront disposer les pièces eux-mêmes lors de la configuration de l'équipement en tenant compte des tôles de métal qu'ils ont.

Exemple 2

Pour le second exemple, nous avons utilisé deux autres fichiers DXF différents :

• Dans le premier fichier, les pièces sont disposées séparément
• Dans le second fichier, les boîtes englobantes (bounding boxes) des mêmes pièces se chevauchent

Cette fois, le MDI a reconnu les fichiers différemment et a donné un meilleur prix pour le fichier où les pièces se chevauchent :

En résumé, si les boîtes englobantes des composants individuels ne peuvent pas occuper le même espace, vous n'aurez aucun avantage à imbriquer les pièces dans le même fichier.

Fichiers d'imbrication pour la découpe tôle avec Xometry

Comme déjà mentionné, la méthode idéale de création de fichiers d'imbrication pour la tôle est d'utiliser un logiciel CAO dédié qui convertit automatiquement les designs normaux en fichiers DXF imbriqués. Lors du devis des pièces imbriquées, gardez à l'esprit les avantages et considérations suivants.

Avantages des fichiers imbriqués :

• Obtenir un devis pour différentes pièces sous une seule ligne au lieu de plusieurs lignes pour plusieurs pièces
• Éviter les téléchargements et configurations multiples de pièces
• Configuration sans tracas du matériau, finition et autres options avec une seule ligne

Considérations des fichiers imbriqués :

• Toutes les pièces imbriquées doivent avoir la même épaisseur, le même matériau et la même finition
• Imbriquez soigneusement les pièces selon l'inspection formelle selon le rapport dimensionnel. Télécharger un dessin 2D pour chaque composant est avantageux pour une inspection correcte
• Une marge de 6,5 mm et un espacement de 0,8 mm entre les pièces individuelles pour la découpe laser
• Pour éviter la perte de petits composants imbriqués délicats et complexes, il est recommandé d'ajouter des languettes de rupture pour les pièces sous 50 mm

Meilleures pratiques pour les fichiers DXF d'imbrication pour la tôle

1. Corriger les erreurs de conception courantes

Il est très important de rechercher les erreurs de conception potentielles qui créent un fichier inutilisable et ralentissent tout le processus de fabrication. Les coûts engendrés pendant la conception sont minimes alors que les coûts de correction pendant la fabrication sont bien plus élevés.

Il est donc préférable de créer un fichier sans erreur avant de l'envoyer au devis et à la fabrication. Voici les problèmes courants :

• Lignes, courbes, points, etc. dupliqués ou chevauchants
• Informations non supprimées comme bloc-titre, notes, cotes
• Géométrie ouverte comme courbes ouvertes, lignes déconnectées, etc.
• Lignes avec longueurs inférieures à zéro

Astuce conception : Exportez vos designs en polylignes pour garantir que la géométrie a des éléments fermés continus. Assurez-vous toujours que les éléments non-profil comme titres, textes et lignes auxiliaires sont supprimés.

2. Éviter l'utilisation de splines

Les splines sont des fonctionnalités de conception couramment utilisées en CAO. Elles servent à produire des géométries complexes comme les profils d'engrenages. Le problème avec les équipements CNC est qu'ils fonctionnent sur G-Code et ne peuvent pas lire les splines. Ils fonctionnent généralement sur des mouvements linéaires ou circulaires.

En conséquence, ils lisent les splines comme des lignes ou des arcs. Cela entraîne une perte de précision géométrique et dimensionnelle.

Astuce conception : Utilisez des lignes et des arcs dans votre conception quand possible pour remplacer les splines. Exportez en polylignes et non en splines.

3. Maintenir l'espacement entre les pièces

L'espacement est recommandé entre les pièces pour garantir que les pièces imbriquées sortent comme souhaité. Cela permet de tenir compte du trait de coupe (kerf) ou de la largeur du matériau enlevé pendant le processus de coupe.

Le kerf général varie selon le procédé, mais les directives suivantes sont utiles :

• Kerf découpe laser : 0,08 – 1 mm
• Kerf découpe plasma : 2 – 3 mm
• Kerf découpe jet d'eau : 0,76 – 1,02 mm

4. Languettes de rupture pour petites pièces

L'ajout de languettes de rupture pour les petites pièces ou celles aux caractéristiques complexes et délicates aide à réduire la perte et les dommages aux pièces pendant la fabrication. Elles aident aussi à garder toutes les pièces sur la tôle après la coupe, par exemple pour un post-traitement additionnel dans le cas de matériau très fin.

Astuce conception : Il est recommandé d'ajouter des languettes de rupture aux pièces plus petites que 50 mm, ou pour les caractéristiques délicates. Des languettes d'environ 0,05 mm fonctionnent pour la plupart des pièces.

5. Optimiser les pièces avec un logiciel d'imbrication

L'utilisation de fonctions d'imbrication automatisées ou de logiciels d'optimisation dédiés comme Autodesk Fusion 360 (téléchargez l'add-in Xometry) ou ProNest peut aider à insérer le maximum de pièces dans l'espace disponible.

Ces logiciels sont aussi capables d'insérer des formes complexes difficiles à réaliser normalement. Il est fortement recommandé d'exporter le fichier en DXF après l'optimisation de l'imbrication.

Astuce conception : De nombreux logiciels CAO populaires ont une fonction d'imbrication intégrée. Vérifiez si votre logiciel l'a ou utilisez un logiciel qui peut imbriquer les fichiers facilement.

Préparez vos fichiers CAO et téléchargez-les en ligne

L'imbrication des pièces tôle aide à simplifier la commande, réduire le matériau et les coûts. L'exportation d'un fichier DXF imbriqué facilite toujours l'estimation des coûts. Téléchargez vos fichiers sur le Moteur de Devis Instantané Xometry et obtenez un devis en quelques secondes pour vos projets de découpe tôle.