Révolutionner l'usinage : L'impact de l'impression 3D

 Les professionnels de l'outillage s'interrogent sur l'impact de l'impression 3D sur l'usinage. Ils reconnaissent les avantages de l'impression 3D, en particulier pour la construction de prototypes, mais sont convaincus que la fabrication additive ne remplacera pas complètement l'usinage CNC, mais qu'elle le complétera.

L'impact de l'impression 3D sur l'usinage

L'introduction de l'impact de l'impression 3D dans la production de prototypes a considérablement amélioré le développement de produits. Elle est devenue plus rapide et plus économique. Cette technologie est aujourd'hui considérée comme une alternative à la fabrication de prototypes. Usinage CNC.

Toutefois, cette approche doit être remise en question et il convient de déterminer si l'impression 3D peut remplacer complètement la production mécanique dans l'usine intelligente.

Opinions des experts d'Iscar

La réponse des experts d'Iscar : Malgré les perspectives positives de l'impact de l'impression 3D, celle-ci ne peut pas remplacer complètement l'usinage CNC en tant que technologie dominante pour la production de composants métalliques. "Cependant, il ne fait aucun doute que la fabrication additive aura un impact significatif sur toute une série de processus de production", déclare Erich Timons, directeur technique d'Iscar.

Caractéristiques de l'impression 3D et de l'usinage CNC

Ces deux technologies permettent de créer la géométrie d'un composant en formant le matériau de la pièce à usiner couche par couche. Mais lequel de ces procédés est le plus efficace ? Et comment la combinaison des deux solutions affectera-t-elle spécifiquement la production à l'avenir ?

Pour répondre à ces questions, il convient d'examiner en détail les principales caractéristiques de l'impact de l'impression 3D et de l'usinage CNC. Il s'agit notamment des matériaux des pièces et de leurs propriétés physiques, des formes créées et de la précision de l'usinage.

Les métaux sont les matériaux les plus importants dans l'usinage CNC. Malgré une augmentation significative de la proportion de métaux, les matériaux non métalliques dominent toujours dans l'impression 3D.

Parallèlement, les progrès de la métallurgie des poudres ont permis d'imprimer des pièces dans des matériaux difficiles à usiner, tels que les superalliages à base de nickel. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour la fabrication additive.

La physique joue également un rôle important : les métaux sont isotropes. Cela signifie qu'ils ont les mêmes propriétés physiques dans toutes les directions. En revanche, l'impact des produits imprimés en 3D est anisotrope : par exemple, leur résistance peut être plus élevée dans le sens horizontal que dans le sens vertical.

Comportement structurel et fiabilité

Le comportement structurel, la rigidité et la fiabilité des composants fabriqués à partir de métaux isotropes peuvent être calculés avec précision. Cependant, il est plus difficile de faire des prédictions précises pour les produits imprimés en 3D.

C'est l'une des raisons pour lesquelles l'introduction de l'AM dans la production d'éléments métalliques clés progresse assez lentement : les entreprises locales ont besoin de plus de temps pour se préparer à l'avenir. Services d'usinage CNC est le processus prédominant pour la production de composants critiques.

Avantages et inconvénients des deux méthodes

L'usinage CNC est principalement limité par le fait que l'accès d'un outil de coupe à la surface à usiner est restreint. L'impact de l'impression 3D est différent : il est plus flexible et élargit considérablement les possibilités de production de formes complexes. L'enlèvement de métal par usinage permet d'usiner des composants de dimensions très variées.

Flexibilité et complexité de l'impression 3D

L'impact de l'impression 3D est beaucoup plus limité : en principe, un composant de grand format peut être fabriqué de manière additive. Dans ce cas, il est conseillé de diviser la pièce en plusieurs éléments plus petits et de les assembler.

Toutefois, ce procédé augmente considérablement le temps de production et pose également la question de la résistance et de la rigidité requises.

Les imprimantes 3D atteignent actuellement une précision dimensionnelle de 0,25 millimètre. Services d'usinage CNC sur mesure est beaucoup plus précis et permet d'obtenir des tolérances au moins deux à trois fois plus étroites. Le processus fonctionne également avec une plus grande répétabilité et produit des qualités de surface supérieures.

Les questions de rentabilité et de durabilité doivent également être prises en compte. Une imprimante 3D est nettement moins chère qu'une machine CNC moderne. L'usinage CNC produit également des copeaux qui doivent être recyclés. En revanche, l'impression 3D produit moins de déchets, le matériau de la pièce est utilisé efficacement et la consommation d'énergie est plus faible.

L'approche de la forme finale

Dans le domaine de la transformation des métaux, la fabrication additive permet de produire des pièces précises, très proches de la forme finale souhaitée. La production de composants complexes nécessite un usinage CNC avec un enlèvement de matière minimal, ainsi qu'une précision et une qualité de surface élevées.

"L'impression 3D permet d'obtenir des résultats de prototypage rapides et précis, réduisant ainsi le temps de production nécessaire pour obtenir la solution optimale", explique Erich Timons.

"Toutefois, l'impact des processus d'impression 3D ne remplace pas l'usinage CNC ; il complète plutôt les processus d'usinage." Des machines combinant l'usinage multi-axes précis et l'impression 3D, intégrées dans un seul système, sont déjà sur le marché.

Précision dans la fabrication additive

L'utilisation de l'impression 3D pour la fabrication de composants a un impact sur les outils de fraisage qui forment des pièces complexes et doivent répondre à des exigences croissantes en matière d'efficacité et de précision. Pour obtenir des taux d'enlèvement de matière optimaux avec de faibles surépaisseurs, l'usinage à grande vitesse (UGV) avec des vitesses d'avance et des vitesses élevées est souvent utilisé dans la pratique.

Cela nécessite des outils de coupe précis qui permettent un usinage fiable avec le moins de passes d'usinage possible et une très bonne qualité de surface. Les fraises en carbure monobloc (VHM), les outils modulaires à têtes de coupe interchangeables et les fraises de profilage précises à plaquettes indexables d'Iscar pour l'usinage économique de formes complexes en sont des exemples.

Les fabricants d'outils de coupe prennent en compte les composants additifs lorsqu'ils composent leur portefeuille. Par exemple, Iscar a élargi sa gamme de fraises en carbure monobloc à plusieurs arêtes pour l'usinage à grande vitesse.

La gamme actuelle se concentre sur les fraises à géométrie de coupe spéciale, utilisées pour l'usinage à grande vitesse sur 5 axes de profils complexes et offrant la bonne solution pour des processus de finition efficaces. En outre, ces géométries de plaquettes peuvent être trouvées dans des outils à plaquettes indexables à bord unique qui couvrent des diamètres nominaux de fraise plus importants.

Iscar a intégré ces arêtes de coupe dans sa gamme d'outils modulaires MULTI-MASTER avec des têtes de fraisage interchangeables, combinant les avantages des concepts de carbure monobloc et de plaquettes indexables.

Un exemple de la synergie entre l'impact de l'impression 3D et l'usinage CNC peut être vu dans la production de configurations compliquées d'outils spéciaux à plaquettes indexables.

L'impression 3D offre également des avantages en matière de conception d'outils : elle permet d'optimiser la conception d'une fraise, en particulier les surfaces intérieures et les canaux d'arrosage pour un refroidissement ciblé directement à chaque extrémité de la fraise. tranchant.

Les ingénieurs considèrent l'impression 3D comme un processus approprié pour trouver des solutions optimales et durables pour les produits spéciaux et nouvellement développés. L'impact de l'impression 3D d'inserts indexables représente une avancée significative.

La production additive de prototypes ne nécessite pas de jeux de matrices coûteux et permet de tester de manière fiable différentes variantes de conception des inserts, ce qui réduit considérablement le temps de développement, les coûts de production et les déchets.

À l'avenir, l'impression 3D ne supplantera pas complètement l'usinage CNC dans les ateliers de production. Erich Timons résume la situation : "La symbiose de ces deux technologies sera une caractéristique de l'usinage des métaux dans un avenir proche."