19/07/24
L’usinage CNC est une pierre angulaire de la fabrication moderne. Qu’il s’agisse d’améliorer la précision ou de stimuler la productivité, les machines CNC révolutionnent la façon dont nous créons des pièces complexes avec une précision incroyable. Toutefois, les ateliers d’usinage doivent encore relever certains défis au quotidien.
Existe-t-il un moyen de les surmonter ? La réponse est oui. Mais au lieu d’examiner les mises à niveau des machines CNC actuelles, nous allons parler de la manière dont les nouvelles technologies ajoutées à la machine CNC peuvent changer la donne.
Un atelier d’usinage est un espace principalement dédié à la fabrication soustractive. Les opérateurs de machines à commande numérique utilisent une variété d’outils pour façonner, couper et transformer des matériaux tels que le métal, le plastique ou les matériaux composites, créant ainsi des pièces et des composants de haute précision.
La taille d’un atelier d’usinage peut varier d’une petite entreprise familiale ( connue aux États-Unis sous le nom de « mom & pop shop » ou « job shop ») à une moyenne ou grande entreprise.
| Petit atelier | Moyen atelier | Grand atelier |
| 1 emplacement
Entre 1 – 5 CNCs |
1 emplacement
Entre 5 – 30 CNCs |
1 ou plusieurs emplacement
Plus de 30 CNCs |
Les ateliers d’usinage jouent un rôle crucial dans la fabrication de pièces complexes. Ils offrent une multitude de services et la production comprend souvent le découpage, le formage, le perçage, la finition et d’autres processus liés au travail des métaux. Ces processus sont essentiels pour produire des composants aux dimensions et tolérances exactes requises dans des secteurs tels que l’aérospatiale, l’automobile et la construction.
Les pièces produites dans ces ateliers peuvent aller des prototypes et de l’outillage aux composants finaux, qui sont vendus à des clients de divers secteurs. Les machines-outils utilisées comprennent des tours, des centres d’usinage, des perceuses, du matériel de soudage et des rectifieuses, dont beaucoup sont commandées par CNC (commande numérique par ordinateur).
En outre, d’autres processus tels que le traitement thermique, la galvanoplastie ou la peinture sont généralement réalisés dans des installations séparées. L’atelier d’usinage dispose généralement d’un entrepôt pour les matières premières (barres et billettes) et les produits finis, dont la traçabilité dépend des industries auxquelles ils sont destinés.
Les principaux défis auxquels sont confrontés les ateliers d’usinage sont les suivants
L’impression 3D sur métal offre de nombreux avantages significatifs, tels que la possibilité de créer des formes et des structures complexes, la réduction des déchets de matériaux et la possibilité de fabriquer des pièces personnalisées plus efficacement que les méthodes traditionnelles. Cependant, il existe quelques raisons pour lesquelles certains ateliers d’usinage peuvent être réticents à mettre en œuvre cette technologie :
L’utilisation de la technologie additive de Meltio à l’aide de fils métalliques constitue une alternative extrêmement intéressante et viable. Quatre raisons expliquent ce choix :
Similaire au soudage laser
Ce processus est similaire au soudage laser, une technique largement utilisée dans la fabrication traditionnelle, ce qui le rend facile à adopter et à comprendre.
Polyvalence du fil
Le fil, utilisé comme matière première, est solide et peut être intégré aussi bien sur le côté qu’à l’intérieur d’une machine CNC.
Changement de matériau sans contamination croisée
Le changement de matériau s’effectue sans risque de contamination croisée, ce qui garantit la pureté et la qualité du produit final. Aucune mesure de sécurité n’est nécessaire.
Gestion efficace des déchets
Les déchets peuvent être gérés efficacement, de manière comparable à la gestion des copeaux dans l’usinage CNC, ce qui contribue à un processus de fabrication plus propre et plus durable.
N’oubliez pas que les machines à commande numérique sont conçues pour fonctionner dans des environnements hautement contrôlés afin de maintenir des niveaux de précision élevés. Dans le processus DED (Directed Energy Deposition), l’une des technologies utilisées est la fusion sur lit de poudre, où les particules de poudre sont fusionnées à l’aide de l’énergie thermique d’un laser.
La présence de poussières métalliques dans les ateliers d’usinage peut contaminer des composants sensibles et provoquer une usure prématurée des machines ou compromettre la qualité des pièces produites. En outre, ces installations sont généralement conçues pour fonctionner avec des risques relativement faibles par rapport à ceux associés à la manipulation de poudres métalliques, et ne sont donc souvent pas équipées des mesures de sécurité nécessaires pour manipuler ces matériaux en toute sécurité si elles doivent être mises en œuvre. Par conséquent, l’impression 3D de poudres n’est pas une option à envisager.
Cependant, dans le domaine de l’impression 3D de métaux, Meltio a développé une technologie innovante, le dépôt de métal par laser à fil (LMD-W). Cette technologie unique combine l’utilisation d’un fil métallique comme matériau de remplissage et d’un laser haute puissance comme source d’énergie pour faire fondre le fil, couche par couche, et construire des pièces métalliques d’une grande précision et d’une grande qualité.
Les ateliers d’usinage pourraient-ils donc envisager d’adopter la technologie de l’impression 3D en tant qu’aide ? La réponse est un oui retentissant à la mise en œuvre de l’impression 3D dans un environnement d’atelier d’usinage. Nous vous expliquons quand c’est vraiment nécessaire et pourquoi c’est la meilleure option si c’est avec la technologie de Meltio.
Lorsque les industries ont besoin de pièces au design complexe qu’il est difficile, voire impossible, de fabriquer avec les seules méthodes traditionnelles, l’impression 3D peut être votre alliée. La fabrication additive permet de créer des pièces aux caractéristiques internes complexes et de les adapter aux besoins particuliers du client. En outre, les méthodes soustractives permettent d’obtenir la finition de surface et la précision requises.
Pour les matériaux coûteux, l’impression 3D peut réduire les déchets de matériaux. En outre, si la pièce est fabriquée dans un matériau difficile à usiner, les outils ont tendance à s’user plus assidûment et le coût du projet d’usinage augmente. Par rapport à la PBA, cette dernière technologie a un coût de changement de matériau beaucoup plus élevé que le fil.
La technologie Meltio est particulièrement utile pour réparer les pièces de grande valeur. La technologie Meltio permet d’ajouter de la matière aux zones usées ou endommagées, et les méthodes soustractives peuvent ensuite restaurer la pièce selon ses spécifications d’origine. En outre, grâce à l’ajout de caractéristiques, de nouvelles caractéristiques peuvent être ajoutées à des pièces déjà créées.
En plus de permettre la récupération des travaux d’usinage CNC ratés en les réparant, cette solution est encore plus efficace grâce à l’utilisation du Dual Wire de Meltio, qui permet d’appliquer des matériaux aux propriétés spécifiques dans les zones critiques, en utilisant un autre matériau moins coûteux aux propriétés différentes sur le reste de la pièce.
En utilisant Melio dans un atelier CNC, l’impression 3D peut réduire les étapes du processus de fabrication. En étant capable de produire rapidement des pièces de forme quasi-nette, qui sont ensuite utilisées par des méthodes soustractives, l’ensemble du processus de fabrication est accéléré. Cette technologie permet d’éviter les étapes à forte intensité de main-d’œuvre telles que le découpage, le pliage et le soudage. Cette simplification des multiples étapes de fabrication se traduit par une efficacité opérationnelle accrue et une réduction des coûts de main-d’œuvre. En outre, cette technologie permet d’augmenter le volume de travail (en fonction de la taille de la pièce à imprimer) sans compromettre la précision et la qualité des pièces produites, et d’éviter les erreurs humaines.
Meltio permet d’améliorer les performances des pièces. Par exemple, les canaux de refroidissement internes peuvent être créés avec précision pour améliorer leur fonctionnalité. Il existe un type de canaux de refroidissement (canaux en spirale) qui ne peut pas être réalisé avec les méthodes traditionnelles, mais avec Meltio, c’est possible.
Dans certains cas, le volume est faible et la pièce est complexe. Cela nécessite une fixation (outils spéciaux) qui, en fin de compte, rend l’analyse de rentabilité peu attrayante. Cependant, Meltio est capable de fabriquer ces outils grâce à l’impression 3D, ce qui rend le projet plus viable.
L’impression 3D peut être bénéfique lors du passage du prototype à la production. Elle permet un prototypage plus efficace, ainsi que des ajustements simples pendant la phase de conception (sans qu’il soit nécessaire de reprogrammer les projets sur la CNC) et d’examiner si cela est nécessaire et faisable. Une fois la conception terminée, le même équipement peut être utilisé pour la production.
L’imprimante 3D de Meltio, la Meltio M600, est un complément intégral au travail effectué dans les ateliers d’usinage CNC. Qu’est-ce que Meltio offre spécifiquement par rapport à d’autres technologies comme solution pour cette machine dans un atelier d’usinage ?
Parmi ces caractéristiques, il est important de souligner le système de serrage à point zéro, qui permet de fixer les plaques de serrage avec précision et rapidité sur la table d’impression de la M600 pour la production. Il facilite également le processus en permettant de transférer la pièce directement de la M600 à la CNC sans qu’il soit nécessaire de référencer à nouveau sa position. De cette manière, le système reconnaît automatiquement l’endroit précis où l’usinage doit être effectué, ce qui garantit un contrôle optimal tout au long du processus et un flux plus rapide.
Le laser bleu, d’une longueur d’onde de 980 à 450 nm, permet de rendre imprimables des matériaux qui ne l’étaient pas auparavant en raison de leur absorptivité, ce qui se traduit par un dépôt plus rapide avec une puissance laser plus faible et une consommation d’énergie plus faible par pièce. Ce résultat est particulièrement remarquable pour les matériaux réfléchissants tels que les alliages d’aluminium et de cuivre, qui sont très demandés et difficiles à traiter avec les lasers NIR conventionnels. Avec cette tête de dépôt laser bleue, l’imprimante 3D est conçue pour la fabrication à l’échelle industrielle et est optimisée pour les ateliers d’usinage et autres environnements de production 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7.
La production de la forme proche du filet pour l’usinage ultérieur des zones critiques (comme pour le moulage).
Cette option permet l’impression 3D séquentielle de jusqu’à 4 matériaux (en ajoutant 2 nouveaux matériaux : l’aluminium et le cuivre) avec des changements de fils automatiques très rapides.
La nouvelle conception de la tête élimine le besoin de calibrage, évitant l’erreur humaine et garantissant la répétabilité des pièces, une caractéristique essentielle dans les environnements industriels.
L’optimisation de l’utilisation des machines CNC en fin de journée permet de libérer des capacités supplémentaires, car celles-ci sont utilisées de manière optimale en ajoutant de la valeur uniquement dans la finition finale des surfaces critiques, plutôt que dans l’ébauche des blocs jusqu’aux formes quasi finales.
En augmentant l’efficacité opérationnelle, le temps et les ressources sont disponibles pour effectuer plus de travail, ce qui permet d’exécuter plus de pièces ou d’augmenter le volume de production sur la même machine CNC. Cette amélioration de la productivité se traduit par une augmentation des revenus, car le débit est maximisé sans qu’il soit nécessaire d’investir dans des équipements ou des ressources supplémentaires, ce qui permet de récupérer l’investissement beaucoup plus rapidement.
En quoi la technologie Meltio peut-elle aider votre atelier d’usinage ? Il y a plusieurs avantages, mais en voici les principaux :
Pour fabriquer une pièce avec des machines à commande numérique, il faut un bloc complet de matériau de la bonne taille, ce qui peut entraîner des retards de production s’il n’est pas disponible. En revanche, avec les bobines, il est possible de transformer immédiatement n’importe quelle bobine en la pièce souhaitée, quelles que soient ses dimensions, et il n’est pas nécessaire d’attendre. Cela nous donne une plus grande polyvalence et une plus grande efficacité dans le processus de fabrication.
Le fait de consacrer moins de temps à l’usinage prolonge la durée de vie des outils, en particulier lorsqu’il s’agit de matériaux durs tels que l’Inconel, le titane et les aciers à outils. En outre, la consommation de matériaux est réduite grâce à l’usinage à partir de formes proches du filet au lieu de blocs. Comme le fil de soudure peut être adapté à n’importe quelle forme, il n’est plus nécessaire de maintenir des stocks coûteux de différentes tailles.
L’une des préoccupations des ateliers d’usinage est la transition entre la fabrication soustractive et l’ajout d’un nouveau secteur d’activité basé sur la fabrication additive. Cette transition représente une excellente occasion d’étendre leurs services et de tirer parti des avantages de la technologie de l’impression 3D pour la création de pièces et de composants de haute précision.
Meltio apporte une solution à trois défis auxquels les entreprises d’usinage sont aujourd’hui régulièrement confrontées :
Meltio offre de nombreux avantages aux ateliers d’usinage. En général, il permet de réaliser d’importantes économies de matériaux, de réduire l’usure des outils, d’ajouter de la valeur aux machines à commande numérique dans l’atelier, de faciliter la réparation des pièces existantes et d’ajouter des caractéristiques aux pièces déjà fabriquées.
En ce qui concerne l’utilisation du Meltio M600, il libère la capacité des machines CNC à la fin de la journée, ce qui permet de traiter plus de pièces ou de volumes par machine, et donc d’augmenter les revenus. L’augmentation de la capacité de l’équipement CNC permet de réaliser plus de travail dans un laps de temps donné.
La pertinence du Meltio M600 transcende de nombreuses industries grâce à son adaptabilité, à sa qualité d’impression et à la réduction des déchets matériels, proposant une solution viable pour la fabrication moderne en quête de flexibilité, d’efficacité et de durabilité.
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