5 tendances de l'usinage CNC à surveiller en 2021

L'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC), un processus de fabrication soustractif qui utilise des commandes informatisées et des machines-outils pour éliminer les couches de matériau et produire une pièce souhaitée, est l'une des techniques de fabrication les plus couramment utilisées. Cependant, il est en fait basé sur une technologie développée au 18ème siècle.

Le début de l'industrialisation au milieu du XVIIIe siècle a vu les précurseurs technologiques de l'usinage CNC. Cependant, ce n'est qu'à la guerre froide que la technologie a été automatisée et que la méthode d'usinage CNC a été pleinement réalisée. Enfin, en 1952, Richard Kegg a développé le "Cincinnati Milacron Hydrotel", considéré comme la première fraiseuse CNC moderne.

La technologie de fraisage CNC continue d'évoluer et de trouver de nouvelles applications chaque année parallèlement à l'évolution rapide des technologies informatiques et de fabrication. Et dans un contexte de perturbations telles que l'essor de la technologie "intelligente" et la pandémie de COVID-19 (et ses impacts continus sur les comportements des consommateurs), les fabricants recherchent de plus en plus des moyens d'améliorer la productivité et la flexibilité tout en réduisant les coûts.

Ce défi nécessite l'adoption généralisée de nouvelles technologies, dont certaines devraient s'imposer à l'ensemble de l'industrie au cours de l'année à venir. Ces cinq tendances se profilent à l'horizon et façonneront presque certainement l'orientation de l'usinage CNC en 2021.

1. Plus d'axes pour plus d'économies

Les machines CNC traditionnelles présentent un mouvement linéaire sur trois axes. Alors que de nombreuses machines incluent désormais un banc mobile, un centre de fraisage à 3 axes reste immobile lorsque la fraise elle-même se déplace. Typiquement, avec une machine à 3 axes, le lit se déplace linéairement le long de deux axes tandis que la broche se déplace de haut en bas le long du troisième axe. Les machines à 4 axes permettent une coupe plus détaillée en incorporant un axe de rotation.

En règle générale, une pièce rotative de quatrième axe est montée sur la table de la machine et la pièce est montée sur la face de la pièce rotative de quatrième axe. Cela rend les machines 4 axes bien adaptées à la fabrication de dispositifs médicaux et de pièces aux géométries complexes.

Enfin, les machines 5 axes représentent le summum de la capacité de fraisage. Ces machines permettent le micro-usinage et sont capables de produire des coupes extrêmement détaillées à des vitesses inégalées. Ils se composent de trois axes linéaires et de deux degrés de liberté de rotation. Bien que les machines CNC à 4 et 5 axes soient disponibles dans le commerce depuis plusieurs années, elles ne sont devenues financièrement accessibles que récemment à de nombreux fabricants.

De plus, les anciennes machines CNC peuvent être modernisées pour inclure plus d'axes ; en ajoutant un tourillon qui permet une plus grande inclinaison et rotation, une machine à 3 axes peut facilement devenir une machine à 5 axes. Cela augmente les capacités de la machine, permettant plus d'opérations avec moins de configurations.

Étant donné que chaque configuration nécessite des opérations, des matériaux, du temps et un potentiel d'erreur supplémentaires, moins de configurations se traduisent directement par des économies de coûts. Dans le même temps, la prolifération des machines multi-axes fait baisser les prix dans tous les domaines pour les petites machines CNC, rendant la pratique du fraisage plus accessible aux petites entreprises et aux amateurs.

2. Solutions universelles pour l'outillage

Les appareils à vide ou les plaques à vide, qui sont utilisés pour maintenir en place des projets difficiles à sécuriser ou susceptibles de se déformer facilement, ont traditionnellement été fabriqués sur mesure pour chaque projet. En conséquence, ils ont été assez coûteux et la plupart des équipes de fabrication ont tendance à éviter de les utiliser à moins que cela ne soit strictement nécessaire.

Cependant, l'introduction de bases universelles comme le Pierson SmartVac et le système de serrage Blue Photon UV ont permis de configurer sur mesure une seule pièce pour plusieurs opérations. En tant qu'alternative clé en main aux fixations personnalisées, ces outils permettent de créer certaines pièces à une fraction de ce qu'elles auraient coûté auparavant.

Matrix Innovations a créé une solution similaire sous la forme de mâchoires souples universelles, qui peuvent également être personnalisées et utilisées pour des opérations répétées. Ensemble, les tables à vide et les mâchoires souples réutilisables rendent beaucoup plus abordable la réalisation de projets d'usinage CNC complexes.

3. Utilisation accrue de la robotique

Alors que les robots sont utilisés depuis longtemps dans l'usinage CNC, ce n'est que récemment que les robots collaboratifs, ou "cobots", ont été largement adoptés. Les cobots, contrairement aux robots industriels, sont conçus pour travailler en étroite collaboration avec des travailleurs humains. Ils sont programmés pour fonctionner de manière intuitive et peuvent même apprendre leur fonctionnement prévu avec des mouvements manuels.

L'adoption des cobots s'accélère rapidement en raison des progrès des systèmes de vision robotique. Tout comme une voiture Tesla est équipée de systèmes de vision capables de reconnaître les voitures et les piétons, des systèmes de vision peuvent être attachés à des cobots, leur apprenant à voir, reconnaître, choisir et placer des pièces dans un atelier d'usinage.

Parce que ces robots ont des besoins de programmation et de formation minimaux, ils sont incroyablement polyvalents et nécessitent rarement un investissement de temps important au départ. On s'attend à ce que cette technologie contribue à rendre les travailleurs plus productifs tout en réduisant les coûts à long terme en réduisant la probabilité d'erreur humaine. De plus, comme les capacités d'apprentissage automatique sont de plus en plus intégrées aux systèmes robotiques, certains experts prédisent que les cobots deviendront des collaborateurs encore plus efficaces sur le lieu de travail dans un avenir proche.

4. Progrès dans la formation de la main-d'œuvre

Les fabricants d'équipements installent de plus en plus des visualiseurs CAO 3D dans leurs plates-formes de machines standard. Cet écran sert de guide visuel principal pour la configuration et la progression des opérations, et peut même être configuré pour inclure des vidéos de dépannage.

L'intégration de ce logiciel dans les équipements d'usinage CNC aidera les fabricants non seulement à améliorer la formation de la main-d'œuvre, mais également à accroître l'efficacité et l'efficience des employés existants. De plus, bien que cette technologie ait un coût initial élevé, elle est susceptible d'augmenter les économies à long terme en réduisant les erreurs de l'opérateur.

5. Avancées des logiciels CAD/CAM

Au cours des cinq à dix dernières années seulement, la CFAO s'est de plus en plus démocratisée. Le logiciel, qui était autrefois d'un coût prohibitif, est désormais non seulement plus abordable, mais également plus accessible, intuitif, convivial et puissant. Ce logiciel de CAO/FAO mis à niveau permet une efficacité et une précision accrues, ainsi que des flux de travail encore plus innovants.

De plus, les logiciels de CAO/FAO offrent d'innombrables intégrations avec des plates-formes de machines, des logiciels de définition basés sur des modèles (MBD), des systèmes de visualisation 3D, etc. Ces intégrations réduisent les risques d'erreur de l'utilisateur et augmentent l'accessibilité des logiciels de CAO/FAO.

L'avenir de l'usinage CNC

Ces développements dans l'usinage CNC promettent de rendre la technologie à la fois plus accessible et plus fiable en 2021 et au-delà. De plus, comme ces tendances rendent plus facile et moins coûteuse la réalisation rapide de projets personnalisés, l'usinage CNC offrira une plus grande agilité que jamais - un avantage concurrentiel clé alors que les attentes toujours croissantes des consommateurs alimentent l'essor de la fabrication à la demande.

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