Guide essentiel : 5 insights clés pour concepteurs de produits sur le prototypage tôle

L'industrie de la fabrication de tôle est l'une des plus grandes industries au monde. En fait, sa taille de marché mondiale était évaluée à 265 milliards USD en 2018 et projetée pour avoir un TCAC de 5 % de 2019 à 2025.

En tant que concepteur de produits, surtout de produits de consommation, il y a de très bonnes chances que vous sachiez à quel point la fabrication de prototypes en tôle est précieuse dans le développement de produit. Pourtant, vous pourriez être incertain sur la façon dont les tôles sont fabriquées ou les meilleures pratiques de conception pour les structures en tôle.

Cet article couvre tout cela et bien plus. Il présentera cinq choses que vous devriez savoir sur le prototypage tôle avant de faire affaire avec un atelier de fabrication tiers.

#1 Les tôles doivent satisfaire une exigence d'épaisseur

Comme de nombreux autres concepteurs de produits, avez-vous décrit les tôles comme des métaux qui existent en pièces plates ?

Vous n'avez pas entièrement tort, mais il y a plus à la définition que « pièces plates ». Les tôles ont généralement leur épaisseur variant entre 0,006 pouces et 0,25 pouces. Vous pourriez décrire les métaux plus épais que 0,25 pouces comme des « plaques métalliques » et ceux plus minces que 0,006 pouces comme des « feuilles » ou « métaux feuille ».

#2 Il existe de nombreux procédés de fabrication de tôle différents

Dans la fabrication de tôle, le travailleur de tôle commence généralement avec des pièces plates de métaux et les transforme en structures (ou produits) en utilisant différents procédés de fabrication, tels que :

• Découpe
• Déformation
• Assemblage

Le processus de découpe

Comme son nom l'indique, le processus de découpe implique la manipulation de la tôle en créant des coupes en utilisant des machines spéciales, y compris les découpeurs laser CNC, jets d'eau et découpeurs plasma. (Article connexe : Voici 5 types de machines CNC que vous devez absolument connaître)

Le processus de déformation

La déformation de tôle décrit le processus de changement de forme de la tôle par pliage, étirage et emboutissage. Le processus implique l'utilisation d'outils spécialisés comme les plieuses (press brakes) et presses d'estampage.

Une plieuse permet de plier les tôles en différents angles et formes. En contraste, la presse d'estampage (comportant un poinçon et une matrice) permet d'effectuer des tâches spécifiques comme le gaufrage, le bourrelet et l'emboutissage.

Assemblage

L'assemblage décrit le processus de joindre différentes pièces de tôle ensemble en utilisant des fixations ou via le soudage. Le processus de soudage est le plus courant des deux, et vous avez un large éventail de techniques de soudage à choisir, y compris le soudage à l'arc, le soudage par faisceau d'électrons, entre autres.

Donc disons que vous cherchez à fabriquer et assembler deux équerres d'angle droit. D'abord, vous devrez créer des coupes et caractéristiques critiques (tels que trous) sur les pièces plates de tôle en utilisant un découpeur laser, jet d'eau ou plasma.

Ensuite, placez ces tôles entre le poinçon et la matrice de la plieuse et pliez jusqu'à atteindre 90°. Finalement, soudez (ou fixez) ces pièces ensemble pour former le prototype de fabrication métallique personnalisé désiré.

#3 La fabrication de prototypes en tôle apporte de nombreux avantages

Une des plus grandes raisons pour lesquelles le prototypage tôle aide les entreprises est l'élimination des conjectures dans la fabrication. Ces prototypes agissent comme des échantillons physiques (ou modèles simulés) de vos concepts de conception, vous permettant de tester la performance de votre design et détecter les défauts bien avant que la fabrication ne commence.

Vous pourriez voir le coût initial de la fabrication de prototypes en tôle comme un inconvénient. Mais vous pourriez manquer le tableau d'ensemble. Imaginez combien plus vous devriez dépenser si, disons, vous vous lancez à fond dans la fabrication et finissez avec un lot entier d'unités avec des erreurs.

#4 Matériaux d'ingénierie pour la fabrication de prototypes en tôle

Pratiquement tous les matériaux d'ingénierie courants sont utilisés sous forme de feuilles. Certains des métaux incluent l'aluminium, l'acier inoxydable, le cuivre et le magnésium, entre autres. Le bon choix dépend généralement des propriétés d'utilisation finale que vous espérez obtenir et des exigences de votre produit.

Vous devriez opter pour l'aluminium si votre produit nécessite un métal léger avec haute résistance, thermique et résistance à la corrosion. L'acier inoxydable et le cuivre sont idéaux si vous cherchez un mélange de résistance, usinabilité et bonnes finitions de surface.

Les tôles en magnésium offrent aussi haute résistance et durabilité, et elles sont légères (environ deux tiers de la densité de l'aluminium). Cependant, elles sont hautement inflammables et posent un risque significatif pour vous pendant (et après) la fabrication. Vous devriez éviter les tôles en magnésium sauf si c'est absolument nécessaire. (Article connexe : Usinage CNC du magnésium : quelles sont les préoccupations de sécurité ?)

#5 Meilleures pratiques de conception pour prototypes en tôle

Les pratiques de conception suivantes vous aideront à réduire les coûts de fabrication et raccourcir les délais lors de la fabrication de prototypes en tôle.

1. Concevez des trous avec un diamètre au moins égal à l'épaisseur de la tôle car cela élimine le risque de casse ou d'endommagement d'outil.
2. Attribuez des tolérances clés seulement aux caractéristiques critiques pour la fonctionnalité de votre prototype.
3. Concevez les pliages pour avoir un rayon supérieur (ou égal) à l'épaisseur de la tôle, car cela gardera votre design simple et beaucoup plus facile à fabriquer.
4. Gardez toutes les caractéristiques à au moins quatre fois l'épaisseur du matériau loin des lignes de pliage car des caractéristiques plus proches créent des difficultés pendant la fabrication.
5. Sous-traitez le processus de fabrication à un atelier de fabrication de premier ordre avec un historique de services de haute qualité.

Gensun Precision Machining a fourni des services de prototypage rapide en tôle de haute qualité à une grande variété d'industries pendant près de deux décennies. Nos ateliers de fabrication peuvent vous aider à créer des prototypes en tôle rentables à travers une variété de procédés, y compris la découpe laser, l'estampage prototype, le pliage et le soudage.

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