Auteur: Karl D’haveloose
Lorsque l'on veut usiner des pièces ou des prototypes, ce ne sont pas les matériaux qui manquent. Mais une connaissance approfondie de toutes les caractéristiques des matériaux et des nombreux avantages qu'ils offrent en termes d'utilisation est aujourd'hui indispensable pour les projets futurs qui s'inscrivent dans une démarche durable mais aussi rationnelle sur le plan des coûts.
Lorsque l'on usine des matières plastiques au moyen de machines CNC, on procède généralement à des découpes dans des matériaux denses, ce qui permet de réduire la masse totale de la pièce usinée. Les fabricants qui utilisent ce type de processus sont en effet nombreux à devoir composer avec des budgets modestes. Et cette réalité touche particulièrement les jeunes pousses ou les entreprises qui fabriquent des prototypes pour visualiser des concepts innovants. Concentrons-nous donc un instant sur la transformation des polymères, ce qui vous permettra peut-être de réactualiser vos connaissances sur les matériaux avant de vous lancer dans votre prochain projet à moindre coût.
1. Polycarbonate
Les concepteurs de produits optent souvent pour le polycarbonate, que les opérateurs de machines CNC apprécient tout particulièrement pour son excellente durabilité. Ce matériau est également résistant aux chocs et à la chaleur, des propriétés exigées dans de nombreux projets concrets. Cette robustesse fait du polycarbonate un matériau rentable, car les utilisateurs des pièces finies peuvent être sûrs que ces dernières fonctionneront comme il se doit pendant longtemps.
Le polycarbonate est non seulement l'un des matériaux polymères les plus utilisés pour l'usinage par machine, mais il est également facile à recycler – ce dernier aspect pouvant se révéler important si la durabilité est l'une des priorités de votre usine.
2.Polypropylène
Outre sa rentabilité, ce polymère offre une grande résistance chimique. Du fait qu'il peut également tolérer des stérilisations répétées, le polypropylène est souvent choisi par les concepteurs d'appareils médicaux qui spécifient un processus d'usinage par machine CNC.
En optant pour du polypropylène de qualité médicale, on bénéficie en outre d'un matériau inaltérable et imperméable. Le choix du plastique au lieu du métal permet d'économiser de l'argent, même pour la production d'un nombre relativement faible de pièces. Toutefois, le polypropylène présente un risque de fusion plus élevé que d'autres polymères, ce qui peut constituer un inconvénient. Ce sont les exigences en termes de production et d'utilisation qui déterminent le choix du matériau afin d'éviter ce problème.
3. Acrylonitrile butadiène styrène (ABS)
Il s'agit d'un polymère thermoplastique très répandu et abordable, dont le coût est généralement plus élevé que celui du polypropylène, mais moins élevé que celui du polycarbonate. Ce matériau est adapté à un large éventail d'exigences en matière de fabrication et offre une excellente résistance aux chocs.
Les polymères étant plus résistants et moins lourds, ils sont souvent utilisés pour fabriquer des pièces destinées à l'industrie aéronautique et spatiale. Lorsqu'une entreprise d'usinage professionnelle souhaite vous accompagner dans la réalisation d'un projet de développement ou de prototypage, veillez à bien préciser votre budget et vos autres exigences afin que les experts de cette entreprise puissent vous fournir les conseils les plus pertinents sur l'ABS ou sur d'autres matériaux envisageables.
4. Nylon non renforcé ou renforcé de fibres de verre
Le nylon destiné à l'usinage des polymères peut être acheté en version non renforcée ou en version renforcée de fibres de verre, cette dernière constituant un choix idéal pour les projets qui requièrent des matériaux plus rigides. Les machines CNC équipées d'outils en carbure (au lieu d'outils en acier rapides) sont nécessaires pour pouvoir utiliser ce matériau.
De nombreux fabricants de matériel électronique optent pour l'usinage CNC afin d'améliorer les processus internes et d'augmenter les volumes de commandes. Le nylon est un matériau populaire pour la fabrication de supports de montage de circuits imprimés, mais sa polyvalence lui permet d'être utilisé dans de nombreuses autres industries et applications.
5. Polyéthylène haute densité
Si l'on décide d'utiliser ce polymère pour l'usinage CNC, il faut absolument tenir compte de sa structure polycristalline, qui se traduit par une finition de surface cireuse. Le polyéthylène haute densité (PE-HD) offre un excellent rapport résistance/densité et n'est pas sensible à la corrosion. Il est en outre facilement recyclable.
Pour les opérateurs de machines CNC, le PE-HD est plus difficile à usiner que certains des autres matériaux décrits ici. Les opérateurs pourront toutefois obtenir des résultats satisfaisants en utilisant des mèches à simple ou double cannelure et à des vitesses de rotation élevées.
6. Polytéréphtalate d'éthylène (PET)
Ce matériau est un excellent choix pour les projets des fabricants qui accordent une grande importance à la rentabilité et qui sont à la recherche d'une alternative à l'usinage de polymères légers. L'utilisation de matériaux plus légers présente des avantages considérables, en particulier lorsque l'usinage CNC est combiné à l'impression 3D. Cette option ouvre de nouvelles perspectives de production et gagne en popularité auprès des entreprises manufacturières qui souhaitent économiser du temps et de l'argent.
À titre d'exemple, un fabricant a utilisé à la fois l'impression 3D et l'usinage CNC pour réaliser des alésages au niveau du stator utilisé dans des moteurs de véhicules électriques. Il a commencé par imprimer en 3D des formes géométriques pour réduire la masse des pièces. Le choix d'un composite polymère pour fabriquer l'arbre de la pièce a en outre permis de réduire le poids de 40 à 50 % par rapport aux pièces à noyau métallique.
D'autres exemples concernent des fabricants qui ont utilisé du PET recyclé et des mélanges de polymères standards pour fabriquer des composites présentant une résistance élevée à la traction.
7. Polychlorure de vinyle (PVC)
Il s'agit d'une des matières plastiques les plus utilisées, en particulier pour la fabrication de pièces résistantes aux intempéries ou devant être utilisées pendant de longues périodes. Le PVC peut être rigide ou souple, et certains fabricants utilisent des additifs pour le rendre encore plus facile à utiliser.
Des liquides de refroidissement hydrosolubles doivent être utilisés pendant l'usinage pour éviter la surchauffe des machines CNC. Des outils de coupe bien affûtés produisent les meilleurs résultats et des forces de coupe élevées ou un serrage excessif ne sont généralement pas nécessaires lors de l'usinage du polychlorure de vinyle.
Recherchez l'équilibre entre le coût, les matériaux et les critères d'utilisation
Un dernier point à prendre en compte lors du choix des matériaux polymères est le fait que la rentabilité ne constitue qu'un seul aspect de la réussite de l'usinage CNC. Faire des économies est un objectif compréhensible, mais il faut aussi s'assurer que le matériau choisi peut résister à l'utilisation prévue du produit usiné. Dans le cas contraire, plusieurs problèmes pourraient avoir une incidence négative sur les avantages escomptés en termes de réduction des coûts.
Étudiez des projets similaires et des produits commerciaux pour en savoir plus sur les polymères les plus populaires pour des usages spécifiques. Lorsque vous concevez un programme pour répondre aux spécifications d'un client, discutez toujours des détails pertinents, comme la façon dont les compromis liés aux coûts peuvent entraîner une baisse involontaire des performances.
Lorsque vous choisissez des fournisseurs externes pour vous aider dans vos projets futurs, faites confiance à leur savoir-faire et écoutez leurs conseils pour rester dans les limites de votre budget tout en répondant à d'autres besoins. Vous pouvez demander des devis pour voir si l'achat de matériaux en gros peut rendre le coût plus raisonnable et vous permettre d'utiliser une plus grande partie de votre budget pour une option quelque peu plus coûteuse que ce que vous aviez prévu de payer.
