Facteurs essentiels pour sélectionner le matériau CNC idéal

L'usinage à commande numérique (CNC) est une famille de procédés de fabrication soustractifs qui utilise des stations d'usinage contrôlées par ordinateur pour façonner des pièces à partir d'un bloc de matériau plus grand grâce à une combinaison de découpe, alésage, fraisage et autres opérations.

Un avantage clé du processus d'usinage est qu'il est compatible avec une large gamme de matériaux, du plastique et du bois au métal et à la fibre de verre. Cependant, le fait que de nombreux matériaux puissent être usinés ne devrait pas être une excuse pour choisir un matériau basé uniquement sur son abordabilité ou ses avantages esthétiques — vous devez encore évaluer soigneusement tous les facteurs pertinents par rapport aux exigences de votre projet.

Le titane, par exemple, est solide, durable et résistant à la rouille, c'est pourquoi il est largement utilisé dans les implants médicaux et les applications aérospatiales, alors que le nylon, qui a une forte stabilité dimensionnelle et est assez résistant à l'usure, est bien adapté pour les roulements et les pièces qui seront soumises à un poids ou une pression.

Le processus de sélection des matériaux devrait commencer par l'évaluation des exigences de l'application finale de la pièce. En fait, en séparant simplement les caractéristiques et propriétés absolument essentielles de celles qui sont simplement bénéfiques, vous pouvez rapidement réduire le bassin de matériaux viables à une liste gérable. C'est la première étape pour prendre de meilleures décisions concernant la sélection des matériaux, mais il y a quelques autres considérations qui peuvent vous aider à affiner vos meilleures options.

Facteurs environnementaux

L'environnement dans lequel une pièce sera utilisée est souvent un facteur décisif clé. Si le composant doit performer dans des environnements inhabituellement chauds ou froids, ou sera soumis à des flammes, aux radiations UV ou à des produits chimiques agressifs, alors il doit être conçu pour tolérer ces conditions. Un élément clé de la conception efficace sera la sélection du matériau approprié pour le travail.

Les matériaux de qualité médicale et alimentaire sont des exemples parfaits — en plus d'être sûrs pour un usage personnel (par ex. garantis sans lessivage), ils doivent être capables de résister aux stérilisations chimiques caustiques et/ou à la chaleur d'un autoclave.

Facteurs électriques

Si votre pièce doit être électriquement conductrice ou isolante, alors choisir le meilleur matériau pour le travail est d'une importance primordiale. Le Nylon 6/6 est un bon isolant, par exemple, et le cuivre est un excellent conducteur, c'est pourquoi il est critique que chacun soit utilisé pour l'application appropriée.

Facteurs mécaniques

L'application d'utilisation finale d'une pièce devrait informer la sélection du matériau CNC — surtout si l'application implique du port de charge, de l'usure ou d'autres forces externes. Ce que vous attendriez de composants en acier inoxydable rigides et durables est très différent de ce que vous attendriez du polycarbonate (PC), PEHD, et d'autres métaux comme le laiton ou l'aluminium.

Identifier des propriétés souhaitables comme la résistance à la traction ou à la compression, la flexibilité, la résistance aux chocs, la résistance à l'usure, et plus encore peut aider à isoler des matériaux spécifiques qui sont les mieux adaptés à la fonction de la pièce.

Considérations esthétiques

L'apparence peut être une considération secondaire pour de nombreuses équipes produit, mais pour certaines pièces, l'esthétique est d'une importance critique — surtout pour les produits grand public. Les équipes produit peuvent rechercher des matériaux avec des options esthétiques spécifiques, y compris les finitions de surface, la transparence ou la couleur.

Les plastiques sont généralement disponibles dans une large gamme de couleurs, tandis que la plupart des métaux peuvent être colorés par post-traitement. De plus, une finition de surface — qu'il s'agisse d'un poli brillant ou d'une texture antidérapante — peut souvent améliorer la pièce à la fois du point de vue esthétique et fonctionnel.

Tolérances

Les tolérances dimensionnelles d'une pièce impactent tout, du choix du matériau à la conception d'usinage CNC, aux outils de coupe et aux coûts de production. Différents matériaux répondent aux forces de coupe de différentes manières, et certains sont intrinsèquement plus faciles à usiner. Cela résulte en des tolérances atteignables qui sont légèrement différentes entre les matériaux, même sur la même machinerie.

Si des tolérances serrées et reproductibles sont une préoccupation, alors il est important de comprendre les tolérances possibles pour le matériau sélectionné. Et si les tolérances dimensionnelles ne sont pas d'une importance critique pour une pièce particulière, les relâcher peut potentiellement réduire le temps et la dépense associés à l'usinage de la pièce.

Coûts des matériaux

Bien sûr, les coûts des matériaux sont une considération importante pour la plupart des équipes produit, qui sont souvent chargées de développer des solutions innovantes avec des budgets serrés. Disons que vous trouvez le matériau parfait pour une pièce que vous concevez, mais qu'il est prohibitivement cher. Que faites-vous ?

Dans certains cas, une option de meilleure alternative pourrait être évidente, mais vous pourriez aussi avoir besoin de faire des compromis et de peser soigneusement la fonctionnalité, la force, la dureté et d'autres facteurs de différents matériaux. Cela vous permettra de déterminer le ou les matériaux qui conviennent le mieux à vos exigences de projet spécifiques.

Rationaliser le processus de sélection des matériaux CNC

Votre choix de matériau affecte presque tous les aspects du cycle de vie du produit — du prototypage et de la production à la façon dont il résiste à l'usure naturelle dans son application finale. La sélection des matériaux est une partie vitale pour garantir qu'une pièce fonctionnera comme prévu.

Compte tenu de la large gamme de matériaux potentiels disponibles pour les ingénieurs et équipes produit, avoir un partenaire de fabrication de confiance comme Fast Radius pour vous guider à travers le processus de sélection du produit peut simplifier le processus de manière dramatique. Notre équipe fournit l'optimisation de conception, le développement produit, l'ingénierie des matériaux, la fabrication à la demande et les services d'exécution.

De plus, avec des machines internes et une équipe d'ingénieurs logiciels et de mécaniciens qualifiés, nous sommes un leader de l'industrie en usinage CNC — nous pilotons la production pour des pièces d'utilisation finale ainsi que des configurations d'usinage multi-procédés hautement efficaces. Contactez-nous aujourd'hui pour découvrir comment nous pouvons faire de votre vision une réalité.

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