Conception de gabarits et fixations par usinage CNC et impression 3D

Les gabarits et fixations (jigs and fixtures) servent souvent d'outils de fabrication clés sur le terrain de production qui peuvent aider à rationaliser l'assemblage de pièces, créer des processus de flux de travail efficaces, améliorer la qualité globale de fabrication, réduire les coûts de production et automatiser le travail.

Cet article examine la différence entre gabarits et fixations. Bien que les gabarits et fixations soient le plus souvent produits par usinage CNC, cet article explore également comment l'impression 3D industrielle (fabrication additive) peut être une excellente option ou alternative à l'usinage lorsque des gabarits et fixations irréguliers, complexes ou plus petits sont nécessaires.

Les gabarits aident les processus manuels

Les fabricants peuvent utiliser divers types de gabarits pour une variété de tâches à l'intérieur des équipements de fabrication, mais essentiellement, un gabarit maintient et guide la position d'un outil afin d'effectuer une tâche de fabrication. Les douilles de perçage sont un bon exemple, aidant à guider une perceuse à travers une pièce pour maintenir un positionnement et un angle précis. Une douille de perçage peut mener à un travail de meilleure qualité et augmenter la vitesse de fabrication.

Les fixations aident les processus automatisés

Au lieu de guider un outil de fabrication, les fixations maintiennent une pièce en position, orientation ou emplacement sécurisés. Un exemple d'usinage courant est la fixation dans laquelle un bloc de matière première est serré à l'intérieur d'une machine CNC. Les fixations sont des outils de fabrication clés qui permettent l'automatisation. Une ligne d'assemblage automobile, par exemple, est rendue possible par les fixations qui sécurisent et déplacent les voitures à travers le processus de soudage et d'assemblage. De plus, elles sont souvent utilisées pour maintenir un produit en place pour le balayage optique et laser afin d'évaluer la qualité de fabrication. En effet, vous auriez du mal à trouver un processus industriel automatisé qui n'implique pas de fixations.

Combinaison gabarits et fixations

L'utilisation conjointe de gabarits et fixations permet d'atteindre la précision de fabrication pour que les produits fonctionnent correctement. Exemples ? Pensez aux portes, armoires et étagères. Les trous pour la poignée, le loquet et les charnières de la porte nécessitent un placement précis et un guidage pour le perçage. Il en va de même pour les armoires avec des queues d'aronde ou les trous d'étagères sur les côtés de l'armoire. Sans gabarits et fixations, les livres glisseraient des étagères, les tiroirs seraient fragiles, les portes ne fermeraient pas correctement… vous voyez l'idée.

Comme mentionné, l'usinage est le procédé de fabrication le plus courant pour créer des gabarits et fixations. Pour les considérations et directives de conception, Protolabs est capable de maintenir des tolérances de ±0,127 mm (±0,005 po).

Enfin, tous les gabarits et fixations n'ont pas besoin d'être en métal. Dans de nombreux cas, le plastique peut réduire les coûts et répondre à vos exigences de performance.

Options d'impression 3D pour gabarits, fixations

Au-delà de l'usinage, l'impression 3D industrielle peut aussi être une option viable pour les gabarits et fixations, et encore, tant en métal qu'en plastique. C'est particulièrement le cas lorsque la géométrie est trop difficile ou coûteuse à usiner. La clé est de choisir quelle technologie convient le mieux pour une application particulière.

La règle générale est : s'il peut être usiné en CNC 3 axes, il devrait être usiné. Les fixations usinées ont généralement des finitions de surface supérieures, des matériaux plus résistants et une plus grande précision. Aussi, pour les faibles volumes, les coûts et les délais sont à peu près les mêmes que l'impression 3D.

Comme mentionné, l'impression 3D entre en jeu lorsque les gabarits et fixations ont des formes irrégulières ou complexes ou sont plus petits que d'habitude. De plus, lors de la production de plusieurs gabarits et fixations, l'impression 3D peut être un bon moyen de réduire les coûts.

L'un de nos récents conseils de conception décrit lequel de nos procédés d'impression 3D convient le mieux pour des applications particulières de gabarits/fixations.

Pour les gabarits et fixations en plastique, la stéréolithographie (SL) est une option populaire pour construire des gabarits et fixations plus petits et complexes, grâce à l'excellente finition de surface possible sur les composants finaux. Le frittage sélectif par laser (SLS) est utilisé plus régulièrement pour les gabarits et fixations plus grands, produisant des pièces durables et précises qui sont plus résistantes que celles faites avec la SL. Le SLS offre aussi un volume de construction plus grand mais les pièces auront une finition rugueuse et manqueront de détails fins. Le Multi Jet Fusion devient également de plus en plus populaire pour produire des gabarits et fixations — produisant des prototypes fonctionnels en nylon et des pièces de production d'utilisation finale en aussi peu qu'une journée.

Pour l'impression 3D de gabarits et fixations en métal, le frittage laser direct de métal (DMLS) peut produire des articles extrêmement durables. Les surfaces DMLS, cependant, tendent à être rugueuses et les délais sont plus longs en raison des exigences de post-traitement.

Comme toujours, avec tous nos conseils techniques, n'hésitez pas à contacter l'un de nos ingénieurs d'application au 877-479-3680 ou ADMIN@MFGROBOTS.COM pour des questions ou pour discuter des options ou obtenir des conseils. Pour démarrer votre prochain projet de conception dès aujourd'hui, téléchargez simplement un modèle CAO 3D pour un devis interactif sous quelques heures.