Lors de la conception d’un produit sur mesure en aluminium extrudé, il est facile de se tourner automatiquement vers l’usinage CNC. Le CNC bénéficie, à juste titre, d’une solide réputation en matière de précision et de flexibilité. Mais ce n’est pas parce qu’une opération peut être réalisée en CNC qu’il s’agit nécessairement de la méthode la plus efficace.
Dans cet article, nous allons comparer spécifiquement l’usinage CNC au poinçonnage afin de déterminer dans quels cas le poinçonnage d’un produit en aluminium extrudé peut être une meilleure solution. Alors, quand le CNC est-il le bon choix, et quand le poinçonnage peut-il offrir de meilleurs résultats ?
Quand l’usinage CNC est la bonne solution
L’usinage CNC devient particulièrement intéressant lorsque la géométrie se complexifie.
Les trous borgnes à profondeur contrôlée, les contours complexes, les poches, les éléments nécessitant un positionnement précis ou encore l’usinage sur plusieurs axes sont autant d’applications particulièrement adaptées au CNC. Ce procédé offre également une grande flexibilité lorsque plusieurs opérations différentes doivent être réalisées sur une même pièce, puisque l’usinage est programmé directement à partir de la géométrie du composant. Cette flexibilité est particulièrement utile pour les prototypes et les petites séries.
Un programme CNC peut être créé sans avoir à investir dans un outillage dédié, ce qui permet de lancer relativement rapidement la production d’un nouveau composant. De plus, si la conception évolue, modifier le programme d’usinage peut être plus simple que de modifier ou remplacer un outillage complet.
Pour les composants en aluminium complexes comportant des caractéristiques spécifiques qui, en pratique, ne peuvent être réalisées qu’en CNC, pour les petites quantités ou encore pour les conceptions susceptibles d’évoluer, le CNC peut donc être la solution la plus économique, tout en étant la plus adaptée techniquement.
Le calcul commence toutefois à changer lorsque la même opération, relativement simple, doit être répétée des centaines ou des milliers de fois. Le CNC peut parfaitement être capable de réaliser cette opération, mais cela ne signifie pas pour autant qu’il s’agit de l’utilisation la plus efficace du temps machine ni de la solution la plus économique pour usiner le produit en aluminium extrudé.
Quand le poinçonnage peut être préférable à l’usinage CNC
Prenons l’exemple d’un produit sur mesure en aluminium extrudé nécessitant la même série d’ouvertures et de trous de fixation sur une face, voire sur deux ou trois faces.
Une machine CNC pourrait percer et fraiser chaque élément individuellement. À l’inverse, un outillage de poinçonnage dédié pourrait potentiellement réaliser plusieurs de ces éléments en une seule opération de presse. Et si des éléments similaires sont nécessaires sur une autre face, le poinçonnage peut rester envisageable avec des montages et systèmes de bridage adaptés.
Le poinçonnage peut donc être particulièrement efficace pour la réalisation répétitive de trous débouchants, lumières, encoches et ouvertures, lorsque la géométrie de la pièce permet un accès et un maintien adaptés.
Au-delà de la vitesse, le poinçonnage peut offrir d’autres avantages, notamment une excellente répétabilité et, selon la géométrie, une qualité de coupe pouvant nécessiter peu ou pas d’ébavurage supplémentaire.
Il faut toutefois tenir compte de la question de l’outillage sur mesure. Un outillage spécifique doit être conçu et fabriqué pour le composant et, dans la plupart des cas, cette fabrication doit être sous-traitée. Pour quelques prototypes, cet investissement est rarement justifié. Mais à mesure que les volumes augmentent, le coût de l’outillage est amorti sur un plus grand nombre de pièces, tandis que la réduction du temps de cycle continue de diminuer le coût d’usinage de chaque composant.
Si l’outillage de poinçonnage sur mesure peut être fabriqué en interne, l’équation économique peut considérablement changer. Avec un investissement initial plus faible, le retour sur investissement est beaucoup plus rapide, ce qui signifie que le poinçonnage peut devenir intéressant même pour des volumes de production plus modestes.
Un cas où le poinçonnage a réduit le temps d’usinage de plus de 50 %
Nous avons rencontré exactement cette situation avec un client dont le composant en aluminium avait initialement été conçu autour d’un procédé de fabrication reposant principalement sur l’usinage CNC.
Il n’y avait rien de fondamentalement mauvais dans cette méthode. Le problème était simplement que plusieurs opérations répétitives ne nécessitaient pas réellement d’usinage CNC. Nous avons donc développé un outillage de poinçonnage spécifiquement adapté à ce produit en aluminium. Et puisque nous fabriquons ces outillages en interne, l’investissement initial est resté relativement faible.
Le procédé ainsi développé a permis de réduire le temps d’usinage de plus de 50 % par rapport à la méthode précédente, principalement basée sur le CNC. Le processus est ainsi devenu plus court et plus répétable, réduisant les besoins en main-d’œuvre et en capacité machine, et finalement le coût du composant fini.
L’idée importante n’est pas que le poinçonnage soit intrinsèquement meilleur que le CNC. Dans ce cas précis, le poinçonnage était simplement plus pertinent. Les deux procédés permettaient de réaliser les éléments demandés : la décision reposait donc sur l’efficacité de fabrication. Quel procédé permettait de respecter les tolérances requises de manière fiable, avec des temps de cycle plus courts, moins de rebuts et un coût global plus faible ?
Partir du produit en aluminium, pas du procédé d’usinage
Il n’existe pas de solution universellement meilleure entre l’usinage CNC et le poinçonnage, ni même entre les autres procédés d’usinage. Le bon choix dépend du produit en aluminium extrudé lui-même : de sa géométrie et de ses tolérances, des opérations à réaliser, des volumes de production, mais aussi d’exigences telles que l’état de surface.
L’essentiel est de ne pas concevoir inutilement un composant en aluminium autour d’un procédé d’usinage spécifique. Cela peut limiter les possibilités de fabrication. Une opération répétitive nécessitant plusieurs étapes en CNC pourrait parfois être réalisée en quelques secondes avec une presse à poinçonner. À l’inverse, vouloir poinçonner une géométrie complexe uniquement pour éviter le CNC peut créer ses propres difficultés, voire être techniquement impossible. Et parfois, la solution la plus efficace consiste à combiner les deux procédés. Les trous, lumières ou ouvertures répétitifs peuvent être poinçonnés, tandis que le CNC est réservé aux géométries complexes ou aux éléments nécessitant un contrôle dimensionnel plus strict.
C’est pourquoi nous préférons partir du produit fini en aluminium : que doit-il faire, quelles tolérances votre produit en aluminium extrudé et usiné nécessite-t-il réellement, et comment pouvons-nous le fabriquer de manière fiable au coût global le plus bas ?
Le procédé d’usinage doit découler de ces exigences, et non les dicter.
Si vous êtes encore en phase de conception, notre guide de conception des produits sur mesure en aluminium extrudé et usiné présente d’autres aspects de fabrication à prendre en compte avant de finaliser votre conception.
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