Sélectionner les meilleures options de matières pour l’usinage CNC

Classer par ordre de priorité les exigences de votre pièce

La première étape consiste à classer vos exigences. Commencez par les incontournables et continuez jusqu’aux options intéressantes, mais non indispensables. Il y a de bonnes chances que ce processus réduise le nombre des matières envisageables et vous aide à faire un choix plus éclairé. Chez Protolabs, nous utilisons des logiciels sophistiqués pour évaluer votre pièce CAO et produire un devis, mais nous ne pouvons pas connaître votre application. En effet, vous seul connaissez les conditions de fonctionnement de votre pièce et/ou l’assemblage dans lequel elle s’intégrera. C’est une information essentielle à retenir lors du développement de votre pièce. Par conséquent, voici certains des facteurs qui peuvent figurer dans votre liste de priorités :

• Environnement extérieur : pour beaucoup, il s’agira d’une exigence absolue en tête de liste. Les facteurs environnementaux peuvent inclure la résistance à la chaleur et au froid, l’ignifugation, ou la tolérance aux UV et aux produits chimiques. Selon l’application, vos matières peuvent nécessiter une qualité alimentaire ou médicale. Tenez compte de tout le contexte d’application de la pièce. Par exemple, les pièces d’un dispositif médical peuvent avoir besoin de tolérer la chaleur extrêmement élevée d’un autoclave ou une stérilisation chimique sévère entre chaque utilisations.
• Électriques : ceci peut couvrir une gamme de facteurs dépendant de l’application. Une pièce peut avoir besoin d’être conductrice ou isolante. Il peut être nécessaire de dissiper l’électricité statique. Dans tous ces cas, le choix du bon métal ou de la bonne résine plastique sera crucial.
• Mécaniques: la résistance peut avoir plusieurs formes. La rigidité nécessaire pour une pièce peut se situer n’importe où entre très rigide et flexible. Elle peut exiger une résistance à la traction, à la compression, ou être capable de subir des chocs. Elle doit pouvoir résister à l’usure ou assurer une lubrification pour fonctionner comme un palier. Il existe des matières qui répondent à ces exigences, dont certaines plus efficacement que d’autres.
• Esthétique: dans de nombreux cas, l’aspect esthétique est une considération secondaire ; dans d’autres, il peut être essentiel. Le choix d’une matière adaptée permet par exemple de produire une pièce transparente ou translucide. Certaines matières, généralement des plastiques, sont disponibles dans une grande variété de couleurs, tandis que les métaux peuvent être colorés en utilisant des procédés secondaires. De même, une application peut demander (ou simplement bénéficier) d’une texture de surface spécifique allant de l’antidérapant au poli élevé.
• Dimensions : bien que le procédé d’usinage puisse donner accès une large gamme de dimensions, la taille des pièces peut être limitée par la taille maximale disponible des blocs d’une matière donnée.
• Cost: Le coût peut être un facteur important qui se situe généralement entre ce qui est indispensable et ce qui serait souhaitable.

Identification des matières couramment utilisées en usinage 

Au fil des ans, nos ingénieurs ont identifié et sélectionné des matières bien adaptées aux processus d’usinage et souvent choisies nos clients. Pour les métaux, on peut citer l’aluminium, le laiton, le cuivre, l’acier et l'acier inoxydable. Parmi les plastiques, les concepteurs choisissent souvent le polyéther éther cétone (PEEK), PEI (Ultem), l’ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), l’acétal (POM), le nylon (PA), le polycarbonate (PC), le polychlorure de vinyle (PVC), le polyéthylène haute densité (HDPE), etc. Plus de 40 qualités différentes de plastiques et de métaux sont disponibles chez Protolabs. Voici quelques caractéristiques importantes des matières les plus appréciées pour l’usinage :

Comparaison entre l’ABS et l’acétal

• L’ABS offre une grande résistance aux chocs, une faible conductivité thermique et un faible coefficient de frottement.
• L’acétal dispose d'une grande résistance mécanique (fatigue et abrasion), d'une bonne stabilité dimensionnelle et d'une faible absorption d’humidité.

Comparaison entre le PEEK et l’Ultem

• Le PEEK offre une grande résistance thermique ainsi qu'à l’abrasion et à l’usure, une faible absorption d’humidité et un faible coefficient de frottement.
• L'Ultem (PEI) propose une résistance et une rigidité extrêmes, une résistance chimique et une rigidité diélectrique élevée.

Comparaison entre l'aluminum 6061 et 7075

• Le 6061 offre une excellente usinabilité, un faible coût et une grande polyvalence.
• Le 7075 garantit une bonne résistance, une grande dureté, un faible poids et une haute tolérance à la chaleur.

Options de finition et sélection du processus

Au-delà des choix de matières, il y a aussi des processus secondaires connexes à considérer. Si, par exemple, la matière de votre choix est l’un des alliages d’aluminium disponibles - 2024, 6082 et 7075 (le 6082 étant adapté à la plupart des applications, le 2024 et le 7075 ayant des propriétés plus spécifiques qui nécessitent certaines conditions), il existe quelques traitements de surface disponibles et pertinents à prendre en compte. L’anodisation serait préférable pour la durabilité, tandis que le chromage est un meilleur choix si la priorité est donnée à l’esthétique.

Si votre pièce comprend des filetages, vous avez plusieurs options à considérer. Si la contrainte et l’usure du filetage sont minimes, un simple filetage usiné sera suffisant et économique. Si les contraintes ou l’usure sont plus importantes, un insert interchangeable - un insert hélicoïdal ou un insert fileté - peut prolonger la durée de vie de la pièce. L’insert fileté sera le bon choix pour les filetages les plus sollicités.

Le dernier choix concerne le processus de production lui-même : usinage 3 axes, usinage 5 axes ou tournage qui est généralement influencé par la conception de la pièce. Après avoir évalué la pièce lors du processus de devis initial, Protolabs vous recommandera la méthode de production la plus efficace et la plus économique pour la production de votre pièce.