Au-delà du métal : Faire progresser la production avec des matériaux non métalliques innovants

Les fabricants et technologues du monde entier cherchent constamment des améliorations de production et explorent l'utilisation de différents types de matériaux pour rendre leurs produits plus attractifs sur le marché. Pour atteindre ces objectifs dans un monde en mutation rapide, tous doivent être plus flexibles et prêts à embrasser le changement.

L'utilisation d'un nombre croissant de matériaux non métalliques augmente maintenant rapidement et de nombreuses applications précédemment considérées comme le domaine de matériaux plus traditionnels sont maintenant fabriquées à partir de matériaux non métalliques. L'utilisation de matériaux composites et de PRFC (plastiques renforcés de fibre de carbone) est maintenant relativement courante et la part de marché de ces matériaux continue de croître.

En tant que l'une des entreprises leaders de l'industrie de la coupe des métaux, ISCAR veille à ce que son département R&D prolifique continue d'innover et de développer une gamme d'outils de coupe avancés spécifiquement conçus pour le travail efficace des PRFC et matériaux composites. Ces produits progressifs offrent à nos clients des solutions de fabrication très efficaces liées à ces matériaux exigeants.

Au cours des trois dernières décennies, les matériaux composites, plastiques, céramiques et la myriade de matériaux couverts par le terme PRFC ont été les matériaux émergents dominants. Les matériaux composites continuent de pénétrer et conquérir sans relâche de nouveaux marchés et le nombre d'applications pour ces matériaux continue de croître. Aujourd'hui, les matériaux composites modernes constituent une proportion significative du marché des matériaux d'ingénierie et sont utilisés dans des applications allant des produits quotidiens à des domaines de niche plus sophistiqués.

Les leaders industriels, tels que l'automobile, l'aérospatiale et l'énergie, ouvrent la voie. Par exemple, les éoliennes commerciales modernes utilisent généralement des conceptions à trois pales. Ces pales sont fabriquées en polyester renforcé de fibre de verre avec un liant résine époxy. De nouveaux matériaux, comme la fibre de carbone, sont continuellement introduits, fournissant le rapport résistance/poids élevé nécessaire pour ces grandes pales d'éoliennes. Désormais, la longueur d'une pale typique utilisée sur des machines de 5 MW peut atteindre 60 mètres.

Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans tous les aspects de notre vie quotidienne, comme dans l'équipement sportif, les voitures, motos, biens de consommation et produits de santé. Un exemple d'utilisation dans le domaine médical est la nouvelle méthode utilisée pour la reconstruction de grands défauts osseux crâniens complexes. Dans ce domaine, des implants médicaux individuels en PRFC, préfabriqués et générés par ordinateur, sont maintenant utilisés.

Il est vitalement important pour les fabricants et technologues du monde entier, impliqués dans presque toutes les industries, d'être prêts pour les nouvelles exigences du marché et assez flexibles pour trouver de nouvelles applications pour les PRFC et matériaux composites.

En tant que l'un des principaux producteurs d'outils de coupe pour l'industrie de la métallurgie, ISCAR possède une large gamme d'outils polycristallins de diamant (PCD) et de nitrure de bore cubique (CBN) à hautes performances et de précision. ISCAR a également une variété d'outils en carbure massif revêtus de diamant avancés avec une gamme de géométries pour répondre aux exigences les plus strictes des industries du métal, du bois, des PRFC et des matériaux composites d'aujourd'hui. Ces produits incluent des plaquettes, fraises à conique, fraises hémisphériques et fraises, fraises de profil et forets combinés, alésoirs à degrés et foret avec fraises à conique. De plus, notre équipe d'ingénierie hautement expérimentée accueille les demandes d'outils « spéciaux » pour l'usinage de tout type de matériau.

Les PCD sont de plus en plus demandés pour un usinage plus efficace des matériaux modernes, tels que les métaux non ferreux, plastiques, matériaux composites (graphite) et autres matériaux difficiles à usiner ou abrasifs. Les outils CBN sont requis pour usiner les aciers trempés au-dessus de HRC 45, la fonte, les superalliages et autres métaux spécifiques. Des outils de haute qualité augmentent la productivité et économisent les coûts de production. Les ressources R&D d'ISCAR sont engagées à aider à résoudre le problème de l'usinage de ces matériaux complexes, et une somme importante est continuellement investie dans le développement d'une gamme de solutions encore plus large.

L'usinage des matériaux actuellement utilisés pour les types avancés d'avions exige de nouveaux processus car ces matériaux difficiles sont légers, mais très résistants. L'outillage couramment utilisé pour l'usinage des PRFC comprend des plaquettes PCD diamant durables, des outils de fraisage PCD à veine ou des outils à mandrin brasé.

Lors de l'usinage de composites tels que les PRFC, il n'y avirtuellement pas de copeaux créés. Au lieu de cela, le mécanisme d'enlèvement de matière pourrait être mieux décrit comme de la « fragmentation ». L'impact de l'arête de coupe fracture les fibres de carbone dures, plutôt que de cisailer la matière. Ce processus cause une abrasion considérable à l'arête de coupe de l'outil, menant à une usure rapide. Dans l'usinage des composites, comme dans toute autre application d'outil de coupe, la géométrie de l'outil pilote la performance de coupe. Cependant, dans le domaine des composites, le matériau de l'outil devient aussi un facteur majeur de performance. À moins que le matériau de l'arête de l'outil ne puisse supporter des niveaux élevés d'abrasion suffisamment bien pour maintenir sa géométrie et rester affûté, l'outil peut s'user si vite que la géométrie change rapidement. Pour usiner avec succès les PRFC, ISCAR a développé des outils en carbure massif durs et affûtés qui sont revêtus de diamants durables.

Le revêtement diamant utilisé est couramment un revêtement de diamant polycristallin (PCD). Cependant, un revêtement diamant appliqué par le procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est le seul revêtement qui utilise 100 % de vrais cristaux de diamant. Un avantage majeur du revêtement diamant CVD est qu'il réduit la chaleur et la friction créées par le matériau composite hautement abrasif.

Bien que les opérations d'usinage requises pour les pièces composites puissent être simples (parfois seulement perçage et rognage), les montages conçus pour soutenir ces pièces souvent complexes peuvent représenter de petits exploits d'ingénierie en eux-mêmes. Ainsi, le montage pour usiner une pièce composite peut être un investissement d'ingénierie considérable. Une coupe nette sans effilochage, délaminage ou séparation des couches de matériau nécessite que la pièce soit fermement maintenue contre les vibrations.

Les outils de haute qualité, précis, à plaquettes PCD et CBN et revêtus de diamant d'ISCAR réduisent les coûts de production des utilisateurs et améliorent la qualité des produits manufacturés. Une performance considérablement améliorée sur les PRFC et matériaux composites est garantie par rapport à l'utilisation d'outils en carbure de tungstène comparatifs. De plus, une précision plus élevée et d'excellentes caractéristiques de fini de surface sont atteintes.

ISCAR est connu dans le monde industrialisé pour son excellent service client, la qualité de ses produits et son prix coût-efficace, pas seulement dans le domaine de l'usinage des métaux, mais aussi dans celui du travail des PRFC et composites.

Précédemment publié sur Iscar In The News.