Il arrive souvent que les tolérances d'usinage spécifiées pour des profilés aluminium sur mesure soient extrêmement serrées sans apporter la moindre amélioration des performances, tout en augmentant considérablement les coûts de fabrication.
Dans cet article, nous expliquons pourquoi des tolérances serrées augmentent les coûts, dans quels cas elles sont réellement nécessaires, quand il peut être préférable d'envisager une modification de la conception, et pourquoi, dans certains cas, il est possible d'obtenir des tolérances très strictes sans supporter des coûts élevés.
(Chez ALUCAD, nous travaillons selon les tolérances d'usinage des profilés aluminium définies par la norme ISO 2768-mK. Ainsi, lorsque nous parlons de tolérances « serrées », nous faisons référence à toute tolérance plus stricte que cette norme.)
Pourquoi des tolérances plus strictes coûtent-elles plus cher ?
La première raison est simple : des tolérances plus strictes nécessitent davantage de temps d'usinage, ce qui augmente directement les coûts de production.
Plus les tolérances sont serrées, plus l'usinage doit être réalisé lentement afin de garantir une meilleure maîtrise du procédé. Les montages doivent maintenir la pièce avec davantage de précision, les outils de coupe doivent être remplacés plus fréquemment, les dimensions doivent être contrôlées pendant l'usinage, et les inspections qualité deviennent beaucoup plus rigoureuses. Naturellement, le taux de rebut augmente également, car les variations normales de fabrication sont beaucoup moins tolérées. Des pièces qui auraient parfaitement répondu aux exigences avec une tolérance plus réaliste peuvent désormais être hors spécification et devoir être retouchées ou mises au rebut. Ce temps d'usinage supplémentaire, les pertes de matière et les contrôles additionnels contribuent tous à augmenter le coût de chaque pièce finie, voire, dans certains cas, conduire au rejet complet du projet.
Des temps de réglage et d'usinage plus longs, des contrôles supplémentaires et une augmentation des rebuts se traduisent donc tous par un coût de fabrication plus élevé.
Quand des tolérances d'usinage serrées sont-elles nécessaires pour les profilés aluminium ?
La raison la plus fréquente de spécifier des tolérances d'usinage serrées est lorsque plusieurs pièces doivent s'assembler avec une très grande précision. Cela ne signifie toutefois pas que chaque caractéristique doit être usinée avec une précision extrême. Seules les caractéristiques qui influencent réellement le fonctionnement du produit final doivent l'être.
D'autres applications nécessitant des tolérances serrées comprennent les logements de roulements, où des dimensions incorrectes peuvent provoquer des dommages lors du montage ou un jeu excessif en service. Il en va de même pour les surfaces de référence critiques, les surfaces d'étanchéité (par exemple lorsqu'aucune fuite n'est acceptable) ainsi que les mécanismes en mouvement, en particulier ceux fonctionnant à grande vitesse, où des tolérances trop larges et un jeu excessif peuvent entraîner des vibrations ou un manque de stabilité.
Il est également important de noter que, dans certaines conceptions, des tolérances serrées sont imposées à l'ensemble de l'assemblage final simplement parce qu'elles ont été appliquées à plusieurs composants, alors que le produit terminé fonctionnerait tout aussi bien avec des tolérances plus généreuses.
Nous rencontrons régulièrement des conceptions de profilés aluminium sur mesure qui ne présentent aucun des besoins évoqués ci-dessus tout en étant soumises à des tolérances très strictes. Cela n'apporte aucun avantage au produit final et ne fait qu'augmenter les coûts de production. Lorsque c'est le cas, nous proposons des modifications de conception.
La conception de votre profilé aluminium permet-elle davantage de variation de fabrication ?
Vous recevez le devis pour l'usinage de votre profilé aluminium sur mesure (avec ses tolérances très serrées) et le montant est bien supérieur à ce que vous imaginiez. Il est alors naturel de se demander si votre conception pourrait être rendue moins sensible aux variations de fabrication, ou si le fabricant vous recommande d'assouplir certaines exigences.
Même de petites modifications de conception peuvent parfois permettre d'élargir les tolérances d'usinage sans affecter les performances de l'assemblage final.
Par exemple, il peut être possible de :
• augmenter les jeux entre les composants en contact,
• utiliser des trous oblongs plutôt que des trous fixes,
• augmenter le diamètre de certains perçages lorsque leur position exacte n'est pas critique,
• dissocier les dimensions critiques des dimensions non critiques,
• ou encore ajouter des surfaces de référence afin de mieux maîtriser l'assemblage.
Ces modifications paraissent souvent mineures sur un plan, mais elles peuvent avoir un impact considérable sur le coût de fabrication.
Il convient également de garder à l'esprit que tout procédé de fabrication comporte inévitablement une certaine variabilité. Même avec un usinage CNC moderne, chaque pièce est influencée par des facteurs tels que l'usure des outils, les déformations de la matière, le bridage, l'étalonnage des machines, les méthodes de contrôle et même la température.
Bien entendu, certaines applications justifient des tolérances extrêmement serrées, comme nous l'avons évoqué précédemment. Toutefois, pour de nombreux profilés aluminium sur mesure, une conception plus intelligente permet d'obtenir exactement le même résultat fonctionnel tout en autorisant des tolérances d'usinage plus réalistes, ce qui se traduit par des coûts de fabrication plus raisonnables.
Certains procédés d'usinage permettent d'obtenir une précision bien supérieure
Chez ALUCAD, sauf indication contraire, nous fabriquons les composants usinés de nos profilés aluminium conformément à la norme ISO 2768-mK. Vous trouverez davantage d'informations sur cette norme, sur les tolérances qu'elle définit, ainsi que sur l'usinage des profilés aluminium dans notre Guide de conception des profilés aluminium.
En revanche, si les caractéristiques nécessitant des tolérances serrées de votre profilé aluminium sur mesure peuvent être réalisées par poinçonnage, la situation change complètement.
Lorsque nous pouvons fabriquer un outil de poinçonnage spécialement conçu pour votre profilé aluminium, nous obtenons une répétabilité exceptionnelle sur des milliers de pièces. Comme chaque composant est produit à l'aide du même outillage trempé, il est souvent possible d'obtenir des tolérances plus serrées, avec une meilleure régularité, que ce qu'il serait économiquement possible d'atteindre avec le seul usinage CNC.
Vous bénéficiez ainsi d'une meilleure régularité de production, d'un temps d'usinage réduit, d'un taux de rebut plus faible et, au final, d'une réduction significative du coût unitaire lors des productions en série. Chez ALUCAD, puisque nous fabriquons nous-mêmes nos outils de poinçonnage sur mesure, si une pièce peut être poinçonnée, ce sera presque toujours la solution la plus économique.
Cela étant dit, tous les profilés ne peuvent pas être poinçonnés. Il existe également des configurations où le poinçonnage est techniquement possible, mais où les tolérances exigées restent irréalistes.
Les meilleurs profilés aluminium sont conçus pour être fabriqués
Une bonne conception mécanique ne consiste pas à rendre chaque dimension aussi précise que possible. Elle consiste à appliquer la précision uniquement là où elle est réellement nécessaire, et lorsque celle-ci peut être obtenue de manière réaliste.
Comme expliqué précédemment, si vous savez que votre profilé aluminium pourra être usiné à l'aide d'un outil de poinçonnage, vous serez peut-être davantage enclin à conserver des tolérances serrées dans votre conception. Il reste néanmoins essentiel de concevoir votre profilé en tenant compte des contraintes de fabrication, à moins d'être prêt à en assumer le coût. Dans le cas contraire, ne soyez pas surpris si votre fabricant recommande certaines modifications de conception. De petits changements peuvent avoir un impact considérable sur le temps d'usinage, la répétabilité du procédé et le coût global d'un profilé aluminium sur mesure, tout en offrant exactement les mêmes performances.
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