Rechercher
Fermer ce champ de recherche.

Usinage de prototypes CNC : tout ce que vous devez savoir

Plongez dans l'usinage de prototypes CNC – un processus précis utilisant le contrôle informatique pour les prototypes fonctionnels. Découvrez les types, les étapes de production, les applications et les avantages.
HITOP / Blog / <a href="https://hitopindustrial.com/fr/usinage-de-prototypes-cnc/" title="Usinage de prototypes CNC : tout ce que vous devez savoir">Usinage de prototypes CNC : tout ce que vous devez savoir

L’essentiel dans la production est de transformer une idée en un produit tangible. C'est là qu'interviennent les prototypes. Ce sont comme des versions réelles d'une idée qui aident les ingénieurs et les concepteurs à tester et à améliorer leurs créations. Il est intéressant de noter qu’il existe différentes méthodes que vous pouvez utiliser pour réaliser prototypes, et Usinage de prototypes CNC est spécial. 

Comprendre l'usinage de prototypes CNC

Usinage de prototypes CNC

Comme son nom l’indique, une CNC (commande numérique par ordinateur) est utilisée pour produire un prototype. Le processus vise à créer un modèle physique et fonctionnel qui ressemble, se comporte ou fait les deux comme le produit final. Les fabricants utilisent cette technique pour rectifier les défauts avant de les produire à plus grande échelle. En plus d’aider à supprimer les erreurs, cela réduit également le coût global.   

Types de prototypes

Prototype visuel

Fabriqué à partir de mousse, d'argile ou de plastique, il s'agit d'un prototype non fonctionnel mais vous donne une idée visuelle de ce à quoi ressemblera le produit. Les concepteurs utilisent de tels modèles pour évaluer les perspectives du produit. 

Prototype de preuve de concept

Un prototype incomplet qui fonctionne mais ne ressemble pas exactement au produit final. Fondamentalement, ce modèle permet d’établir l’idée et d’évaluer si elle fonctionnera bien dans des conditions réelles. Mousse, carton et imprimé en 3D des pièces sont utilisées pour les fabriquer. 

Présentation Prototype

Prototype méticuleusement créé conçu à des fins de marketing ou pour démontrer à des investisseurs potentiels. Métal, verre, plastique de haute qualité ou autre matériaux de haute qualité sont utilisés pour réaliser ce prototype détaillé. 

Prototype fonctionnel

Un produit fonctionnel qui fonctionne exactement comme le produit final. Pour leur fabrication, des matériaux de première qualité tels que le verre, le métal ou le plastique de haute qualité sont utilisés.

Production de prototypes CNC

Étape 1 : Idéation de conception et génération de fichiers 3D

  • Les concepteurs de produits et les ingénieurs réfléchissent et esquissent différents concepts de conception. Ils se concentrent sur la fonctionnalité, l’esthétique et la fabricabilité.
  • La conception est traduite en un modèle 3D détaillé à l'aide d'un logiciel de CAO. Ce modèle définit toutes les dimensions, caractéristiques et tolérances du prototype final.

Étape 2 : Séquence de production et programmation CNC

  • Les ingénieurs déterminent l’ordre optimal des opérations d’usinage. Ils prennent en compte les changements d'outils, l'efficacité de l'enlèvement de matière et la minimisation des déplacements de la machine.
  • Sur la base de la séquence, un logiciel spécialisé génère des instructions G-code. Ceux-ci indiquent à la machine CNC comment déplacer ses outils, ajuster les paramètres et finalement créer le prototype.

Étape 3 : Production (Usinage)

  • Le matériau choisi (plastique, métal, bois, etc.) est fixé sur le bâti de la machine.
  • Différents outils de coupe tels que des forets, des fraises et des fraises en bout sont sélectionnés et automatiquement échangés tout au long du processus en fonction du programme.
  • La machine CNC suit méticuleusement les instructions du code G, enlevant la matière petit à petit pour former les caractéristiques et géométries souhaitées du prototype.

Opérations de prototypage CNC

Fraisage

Fraiseuse CNC

Fraisage est un processus de fabrication de prototypes soustractifs dans lequel un outil cylindrique rotatif doté de plusieurs dents coupantes enlève de la matière d'un bloc solide et crée la forme souhaitée. Le processus peut être utilisé pour créer des géométries, des contours, des fentes et des éléments complexes avec des matériaux tels que les métaux, les plastiques et le bois. 

Machines utilisées: Fraiseuses 3 axes, 4 axes et 5 axes sont couramment utilisés.

Applications: Prototypes avec des détails complexes, des composants fonctionnels et des dimensions précises, comme des boîtes de vitesses, des boîtiers et des composants électroniques.

Tournant

Également connu sous le nom d'usinage au tour, le tournage fait tourner une pièce cylindrique contre un outil de coupe fixe. L'outil enlève de la matière au fur et à mesure que la pièce tourne, lui donnant la forme souhaitée. Il peut créer des arbres, des bagues et des engrenages. Il peut également être utilisé pour l'usinage répétitif de pièces identiques.

Machines utiliséesOutils de tour tels que les tours à tourelle avec porte-outils pour les changements d'outils automatiques et les tours de type suisse pour l'usinage de pièces longues et fines.

Applications: Prototypes de pistons, roulements et attaches.

tour, usinage de prototypes CNC

Usinage multi-axes

Machine CNC 5 axes

L'usinage multi-axes utilise des machines avec plus de trois axes de mouvement. Cela permet à l’outil de coupe d’approcher la pièce sous différents angles et de s’attaquer à des géométries complexes. Le processus est parfait pour les pièces complexes présentant des caractéristiques et des contre-dépouilles complexes. 

Machines: Machines 4 axes et 5 axes, avec certaines machines avancées atteignant jusqu'à 9 axes.

Applications: Prototypes de moules, d'implants médicaux et de composants mécaniques complexes.

Utilisations de l'usinage de prototypes CNC dans différentes industries

Industrie maritime

L’industrie nécessite une fabrication à grande échelle de moyens de transport par eau avec un savoir-faire de haute qualité. C'est pourquoi l'automatisation avec l'usinage CNC est nécessaire pour répondre aux demandes. De la coque aux aménagements intérieurs, ces appareils sont capables de tout faire. Par exemple, les fraiseuses CNC, Usinage par décharge électrique, et d'autres techniques similaires aident à concevoir et à développer des pièces de bateau pour la construction. 

Industrie automobile

Avant qu’un nouveau modèle de voiture n’entre en production, plusieurs prototypes sont créés et testés. L'usinage CNC est utilisé pour créer ces prototypes, permettant aux ingénieurs de tester la conception, la fonctionnalité et les performances de la voiture. Des grosses pièces de moteur aux petits engrenages, l’usinage CNC peut tout faire. Un exemple de ceci est un moteur à combustion qui utilise plusieurs processus d’usinage CNC. Cela peut inclure la conversion de gros blocs métalliques en panneaux de carrosserie de moteur ou la création de pistons et de cylindres. 

Aérospatial

On pense que les exigences de l’industrie aérospatiale ont stimulé la croissance et le développement de l’industrie CNC. Néanmoins, le premier nécessite un équipement conçu en mettant l’accent sur la sécurité et la haute qualité, ce que la CNC peut réaliser. Ainsi, vous rencontrerez plusieurs composants utilisés dans l'aérospatiale qui sont développés grâce à la CNC, comme antennes, train d'atterrissage, collecteurs, bague, et plus encore.

Électronique 

La construction à petite échelle est souvent demandée dans l’industrie électronique, et celle-ci doit être cohérente. L'usinage CNC gère bien les pièces internes et externes dans l'industrie électronique grand public. Le boîtier en alliage métallique des smartphones en est le meilleur exemple. Les fraiseuses CNC et les routeurs CNC sont largement utilisés pour les construire. Les autres composants électroniques qui en bénéficient incluent les PCB, les gabarits, les boîtiers et les dissipateurs thermiques. 

Industrie militaire et de défense

Leurs besoins sont similaires à ceux des industrie aérospaciale et peut être d’une grande utilité dans le département R&D militaire. Ce dernier est connu pour être utilisé dans la fabrication d’avions, de véhicules de guerre et bien d’autres applications. La raison pour laquelle ils l'utilisent est due à la capacité de la machine CNC à travailler de manière transparente avec les matériaux les plus résistants. 

Industrie médicale

Pour garantir la fabrication de pièces d’une précision micrométrique, des machines CNC sont utilisées dans l’industrie médicale. Des métaux aux plastiques, une variété de matériaux peuvent être utilisés, ce que l’industrie médicale peut exploiter. Par exemple, le processus d'usinage CNC peut être utilisé pour les tubes à biopsie, les porte-implants, les prothèses, les ciseaux chirurgicaux, etc. Ceux-ci exigent des tolérances strictes et doivent être très précis et précis dans leur fonctionnement. 

Industrie pétrolière et énergétique

Son utilisation ne se limite pas à la réalisation de prototypes d'objets fragiles ; il est également utilisé pour des produits à haute résistance physique, comme dans le secteur pétrolier et énergétique. L'industrie a besoin de pièces qui peuvent aider à extraire des produits en profondeur dans le noyau terrestre. Dans le secteur de l’énergie, cela contribue à réduire l’impact négatif sur l’environnement. 

Avantages de l'usinage de prototypes CNC

Pour un fabricant, l’utilisation de l’usinage de prototypes CNC dans le processus de fabrication présente de nombreux avantages. Vérifions-en quelques-uns. 

Large gamme de matériaux

Ces machines sont compatibles avec un certain nombre de matériaux, et le meilleur, c’est que la plupart d’entre elles sont durables. Ceux-ci peuvent inclure l'aluminium, l'acier inoxydable, le zinc, l'acier, le magnésium, titane, laiton, le cuivre et le bronze. 

Qualité et cohérence

Contrairement à d’autres machines qui dépendent des humains et de leurs compétences, les machines CNC fonctionnent selon les instructions. Non seulement cela, mais ils peuvent également répéter le processus sans apporter aucune modification au prototype. Cela permet de fabriquer de nouvelles itérations à partir du prototype existant. Cela signifie également que la même machine peut être utilisée pour fabriquer les produits finaux. 

Abordable

Étant donné la capacité des machines CNC à produire un petit nombre de prototypes, le fabricant peut vérifier l’apparence ou le fonctionnement du produit. Cela les aide à éviter de perdre de l’argent, car ils peuvent corriger toute erreur survenant en petit lot.  

Gain de temps

Pas besoin de fabriquer des moules et autres prérequis, gain de temps avec les machines CNC. De plus, les conceptions peuvent être modifiées plus rapidement puisque la seule modification requise concerne les logiciels de CAO et de FAO, et le reste est géré par la machine elle-même. 

Pourquoi choisir l’usinage CNC plutôt que l’impression 3D ?

Il ne fait aucun doute que les machines CNC ont un avantage sur l’impression 3D pour le développement de prototypes. Voici quelques raisons pour lesquelles :

  • Les pièces créées par usinage CNC sont plus précises car la machine peut maintenir des tolérances plus étroites.
  • Le processus de construction couche par couche dans impression en 3D il est difficile de reproduire pleinement le potentiel brut des matériaux d’ingénierie haute performance. En revanche, l’usinage CNC préserve la solidité et la stabilité de ces matériaux. 

Préparer des modèles CAO pour l'usinage de prototypes CNC : quelques conseils

Vous pouvez toujours améliorer votre conception pour la fabrication, car cela augmentera vos chances de réaliser un prototype réussi. Voici ce que vous pouvez faire :  

Réalisez soigneusement les cavités, les bords, les trous et les murs.

Les machines ont des restrictions, et les machines CNC ne sont pas différentes. Par conséquent, il est suggéré d’optimiser avec soin les différentes sections de votre modèle CAO. 

Profondeur et diamètre des cavités: La plupart des fraises en bout ne peuvent couper que trois à quatre fois leur diamètre. Ainsi, pour de meilleurs résultats, maintenez la profondeur de la cavité dans cette limite.

Bords: Tenez compte du diamètre de l'outil de coupe lorsque votre conception comporte des coins.

Usinage de prototypes CNC, modèles CAO

Des trous: Les forets standard ont des limites, alors faites attention à la taille et à la profondeur dont vous avez besoin. Si votre trou nécessite un diamètre précis, pensez aux alésoirs et aux outils d'alésage.  

Épaisseur du mur: Les parois minces ont tendance à vibrer, ce qui peut amener l'outil de coupe à compromettre la finition de la surface. Maintenez donc l’épaisseur de la paroi à un minimum de 0,8 mm ou plus.

Sélectionnez judicieusement le logiciel de CAO.

Cette application de la CAO a stimulé le développement de nombreuses applications logicielles de CAO. Sans aucun doute, certains sont efficaces, tandis que d’autres sont trop complexes à comprendre et à mettre en œuvre. Par conséquent, choisissez les applications de CAO adaptées à votre secteur spécifique. Par exemple, les logiciels conçus pour l’ingénierie mécanique et le formage de tôles peuvent ne pas fonctionner pour l’architecture, et vice versa. 

Créer une liste de contrôle à l'avance

Pour les conceptions et les fonctionnalités que vous désirez dans le prototype final, créez une liste de contrôle. Cela vous fera gagner du temps et des efforts plus tard, lorsque la conception nécessitera une modification. 

Faire des dessins simples

Bien que plusieurs méthodes puissent être utilisées pour concevoir un prototype, la simplification des conceptions constitue la meilleure stratégie pour minimiser le processus d'usinage. Par exemple, divisez le dessin en deux parties et assemblez-les plus tard si le dessin est compliqué.

Comment choisir les différents outils de coupe en usinage CNC ?

Lors de la sélection d'outils de coupe pour l'usinage CNC, tenez compte des éléments suivants :

  • Type de matériau : ceci est important car les matériaux et les géométries des outils varient en fonction du matériau.
  • Propriétés mécaniques du matériau. Lorsque la vitesse de coupe n’est pas optimale, l’efficacité de coupe et la longévité de l’outil sont compromises. Par exemple, un matériau dur nécessitera une vitesse de coupe différente de celle d’un matériau souple. 
  • Efficacité de coupe. Pour améliorer l'efficacité de l'outil, vérifiez sa vitesse d'avance et sa profondeur de coupe. Vérifiez également s’il peut gérer la force de coupe que vous appliquerez. 
  • Stabilité de coupe. Il aide à prévenir les vibrations et les résonances. Pour vous en assurer, évaluez la rigidité et la stabilité de l'outil.
  • Durée de vie de l'outil : plus la durée de conservation est longue, plus les chances de remplacement ou de réparation sont faibles. Ainsi, cela permet également d’économiser de l’argent. 
  • Coût : Évaluer le rapport coût-performance de l’outil de coupe. Assurez-vous qu’il existe un équilibre favorable entre le prix de l’outil et ses performances. 

Pensées d'adieu

CNC Prototype peut s'avérer être un investissement que vous ne regretterez pas plus tard. Alors, si vous avez l'intention de améliorez votre fabrication, alors n'y réfléchissez pas. Cette machine rendra votre voyage des pixels aux prototypes facile et intéressant. Et n'oubliez pas de vue votre objectif ; c'est la considération la plus importante ! 

FAQ

Quel est le flux de travail normal pour l'usinage de prototypes CNC ?

Le processus implique 

  • Création de modèle CAO 3D CA3D
  • Programmation FAO 
  • Configuration de la machine
  • Processus d'usinage 
  • Finition et inspection

Combien coûte l’usinage de prototypes CNC ?

Le coût de l'usinage de prototypes CNC dépend de plusieurs facteurs, notamment :

  • Type de matériau
  • Coût du travail
  • Conception de pièces 
  • Géométrie
  • Précision et tolérances 

Combien de temps faut-il pour créer un prototype CNC ?

Le délai d'exécution des prototypes CNC peut varier de quelques jours à quelques semaines, selon la complexité de la conception et la charge de travail de la machine.

Articles Liés

Table des matières

Article similaire

French

Contactez-nous aujourd'hui, obtenez une réponse demain

Vous disposez de deux méthodes pour fournir des fichiers

Remarque : Vos informations/fichiers resteront strictement confidentiels.

Bonjour, je suis Sparrow Xiang, COO de la société HiTop, mon équipe et moi serions heureux de vous rencontrer et de tout savoir sur votre activité, vos exigences et vos attentes.