La précision et l'adaptabilité sont les caractéristiques du prototypage CNC, et les nombreux matériaux et machines CNC disponibles ne font qu'ajouter à ces propriétés.
Cependant, il est tout aussi important de comprendre l'utilisation du prototypage CNC et la manière dont vous pouvez le faire efficacement que de comprendre les bases de cette procédure d'usinage.
Si vous ne savez pas comment cela fonctionne et comment gérer efficacement le prototypage CNC pour produire des prototypes efficaces, il peut être difficile de fournir des produits de qualité dans une entreprise de fabrication. Mais ne vous inquiétez pas, nous avons tout prévu avec ce guide détaillé sur le prototypage CNC et sur le moment où vous devez mettre en œuvre ce processus d'usinage.
Qu'est-ce que le prototypage CNC ?
L'usinage de prototypes est une procédure qui utilise un Machine CNC pour fabriquer rapidement des prototypes. Généralement, le lot de production est modeste pour fournir une réplique visuelle et fonctionnelle du produit final. En d'autres termes, l'usinage de prototypes détermine le résultat physique d'une conception informatique.
Les fabricants peuvent plus facilement détecter et éliminer les défauts de conception grâce à l'usinage de prototypes avant de commencer. production à grande échelle. L'élimination des erreurs à ce stade de la développement de produits contribuer à une fabrication rentable.
Importance du prototypage CNC :
Le fraisage CNC est souvent considéré comme la méthode de choix pour le prototypage, et ce pour une bonne raison. Tout d'abord, cette méthode offre un degré exceptionnellement élevé d'exactitude et de précision grâce à l'utilisation de commandes informatisées qui surveillent le mouvement de la pièce et de l'outil de coupe.
Ces contrôles sophistiqués examinent votre conception sous tous les angles possibles et imaginables, garantissant que le prototype développé est une copie exacte du produit final.
La vitesse de la CNC est un autre avantage qui en fait un choix approprié pour le prototypage. Contrairement à d'autres procédés, tels que le moulage par injection, qui oblige le fabricant et le développement du produit à attendre quelques mois avant que les tolérances et le moule ne soient prêts, cette méthode ne nécessite pas une attente aussi longue.
Lors de l'utilisation d'un système CNC, le processus de prototypage commence par la création d'un modèle CAO 3D du produit final, suivi de sa conversion en fichiers CAM. Lors de la création d'un prototype, les fichiers FAO stockent le code G qui dirige le mouvement de la machine CNC.
Limites du prototypage CNC :
L'adoption du processus CNC pour le prototypage est la meilleure option dans la plupart des cas. Cependant, malgré ses nombreux avantages, d'autres propriétés de la CNC peuvent être considérées comme des inconvénients. Ces inconvénients sont les suivants :
Limites géométriques :
Une machine de prototypage CNC ne peut pas créer de géométries parce qu'elle travaille de l'extérieur. C'est particulièrement vrai pour les composants intérieurs d'un prototype. D'autres technologies de fabrication, comme la fabrication additive, travaillent de l'intérieur vers l'extérieur, ce qui les rend idéales pour créer des géométries internes.
Technique soustractive :
L'usinage CNC de prototypes crée le produit fini en éliminant de la matière de la pièce de départ, ce qui en fait une technique soustractive.
Par rapport aux méthodes additives, qui consistent à ajouter de la matière à une pièce pour former l'article final, cela peut entraîner une augmentation de l'utilisation des matières. En raison de l'augmentation de l'utilisation des matériaux, les centres d'usinage encourent davantage de dépenses extraordinaires en matériaux.
Coûts élevés :
La machine de prototypage CNC est plus chère que l'impression 3D car les fabricants doivent faire face à des dépenses matérielles plus importantes. Toutefois, il convient de noter que le coût supplémentaire d'un prototype CNC s'accompagne d'une précision accrue et d'une capacité à traiter une plus grande sélection de matériaux.
Dans d'autres technologies comme Impression 3DLe prototype est limité aux matières plastiques telles que le PLA. Si le PLA est nettement moins cher que les blocs de métal, ses autres propriétés ne répondent que parfois aux besoins de prototypage.
Défis techniques
L'usinage de prototypes CNC nécessite des compétences techniques spécialisées. La création de fichiers CAO et l'utilisation de la machine CNC sont des compétences requises.
Comment déterminer la nécessité de recourir au prototypage CNC ?
Vous trouverez ci-dessous quelques facteurs clés qui peuvent vous aider à déterminer quand une pièce de produit doit être soumise au processus de prototypage CNC :
- Taille : L'objectif est de sélectionner la taille appropriée du bloc de matériau (stock) et de déterminer la machine la plus appropriée pour le projet CNC en fonction des dimensions du prototype.
- Matériau: En ce qui concerne le coût, des plastiques moins coûteux tels que les ABS sera sans aucun doute plus rentable que l'acier inoxydable ; néanmoins, le prototypage CNC peut utiliser des métaux plus rentables tels que l'aluminium.
- Options de finition : Les options de finition de la pièce comprennent la possibilité de la laisser dans son état usiné, microbillage la pièce, l'anodisation de la pièce ou le placage de la pièce. Quelle option préférez-vous ?
- Complexité: La complexité de l'article détermine le temps qu'il faudra à une machine CNC pour terminer la pièce. Par exemple, un produit présentant des géométries complexes ou des extras compliqués tels que des trous filetés ou des noms de marque gravés prendra plus de temps à terminer. Cela peut nécessiter une machine plus sophistiquée avec un plus grand nombre d'axes ; en conséquence, le coût sera plus élevé.
- Tolérance (précision): Le projet de prototypage sera plus coûteux si la tolérance requise pour la pièce est plus stricte, étant donné que l'obtention d'une précision plus fine nécessite un temps nettement plus long.
- Type de machine de prototypage CNC : Les tours CNC sont généralement considérés comme moins coûteux pour le prototypage que les fraiseuses. Toutefois, les machines de tournage CNC ont des utilisations limitées, qui peuvent ne pas répondre à vos besoins.
- Quantité: Que vous commandiez un seul prototype ou un grand nombre de composants, le prix de chaque pièce diminuera en raison des économies d'échelle. Une entreprise de prototypage CNC prendra en compte le coût du réglage de la machine dans le coût global du projet. La production simultanée de nombreuses pièces permet de gagner du temps, car la machine n'a pas besoin d'être réglée pour chaque élément. Le temps consacré à l'usinage proprement dit pour produire la pièce reste le même, mais le temps consacré au réglage est réduit.
Comment préparer des modèles CAO de qualité pour le processus d'usinage de prototypes CNC ?
La qualité du produit final fabriqué par prototypage usiné CNC peut varier en fonction du fichier CAO utilisé. Ces dessins transmettent des informations visuelles ainsi que les dimensions cruciales des composants. Par conséquent, les prototypes qui nécessitent des pièces de haute qualité reposent sur un modèle de haute qualité. Voici quelques conseils pour la création de modèles et de dessins CAO :
Créer et suivre une liste de contrôle efficace
Il est essentiel de dresser une liste de contrôle initiale des conceptions et des fonctionnalités que vous souhaitez inclure dans les prototypes. Il est beaucoup plus simple d'ajouter des fonctionnalités lors de la conception du fichier CAO que d'essayer de modifier le fichier ultérieurement.
Finalisation de l'épaisseur de la paroi :
Lors de l'élaboration des dessins, il faut veiller à ce qu'ils soient le plus négligeables possible. épaisseur de la paroi. Des parois trop fines peuvent réduire la stabilité mécanique des pièces CNC sur mesure, ce qui peut se traduire par un manque de résistance.
Il est généralement admis de maintenir en permanence une épaisseur de paroi métallique supérieure à 0,8 millimètre. Une épaisseur supérieure à 1,5 millimètre est recommandée pour les parois en plastique.
Optimisation des éléments de conception :
L'optimisation des aspects de la conception tels que les cavités et les trous est essentielle lorsque l'on travaille avec des machines à commande numérique. Par exemple, lors du fraisage en bout, la profondeur maximale réalisable est égale à trois fois le diamètre de l'outil. Par conséquent, les diamètres de ces cavités doivent être spécifiés et limités.
Utiliser le logiciel de conception assistée par ordinateur approprié
L'utilisation généralisée de la CAO dans la fabrication a conduit au développement de divers logiciels de CAO que les fabricants peuvent utiliser pour créer des prototypes uniques dans de nombreux domaines. Si certains sont efficaces, d'autres peuvent être trop difficiles ou restrictifs.
Vous devez donc sélectionner les applications de CAO appropriées à votre secteur d'activité. Le logiciel de CAO adapté aux ingénieurs en mécanique et au processus de formage de la tôle peut s'avérer moins efficace pour la conception architecturale et vice versa. Trouvez le programme de CAO qui répond le mieux aux exigences de votre prototype spécifique.
Simplifier les dessins
La conception assistée par ordinateur (CAO) permet de concevoir un prototype identique de multiples façons. La simplicité des dessins permet de réduire les étapes d'usinage inutiles. Lorsque vous travaillez sur des composants complexes, il est préférable de diviser le dessin en deux parties distinctes qui pourront être réunies ultérieurement.
Conclusion :
Les fabricants utilisent souvent des échantillons pour réduire les coûts et éviter les problèmes qui pourraient survenir à l'avenir. Il est préférable d'utiliser des fraiseuses CNC pour fabriquer des prototypes afin d'avancer dans la phase d'essai.
En suivant cet article, vous pourrez réaliser des prototypes pratiques pour créer des produits de qualité.
