Comment faire le bon choix de matière pour l’industrie du décolletage ?

Le choix du bon matériau est une étape cruciale pour le développement d’un produit. 

Il existe quatre grands groupes de matériaux : 

• les matériaux métalliques
• les matériaux organiques
• les matériaux minéraux 
• les matériaux composites

En décolletage, les matériaux métalliques (acier, fer, inox, aluminium …) sont les plus couramment utilisés ainsi que les plastiques. Cela offre déjà une grande variété de possibilités. Mais comment faire le bon choix pour réaliser une pièce qui répond à un besoin spécifique ? Dans ce cas, il est important de se concentrer en premier lieu sur l’usage de chaque pièce, puis de les faire correspondre aux caractéristiques inhérentes à chaque matériau.

Le début du processus de sélection des matériaux consiste à définir quelques bases comme les caractéristiques et exigences de la pièce.  Cela inclut les considérations environnementales et mécaniques, ainsi que l’esthétique, la taille, le coût. Il est également important de tenir compte de la conductivité de la pièce elle-même, ainsi que de ses propriétés isolantes. Il est aussi essentiel de savoir si la pièce doit répondre à des normes spécifiques et si des exigences de finition sont attendues.

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Quelles sont les caractéristiques et exigences de la pièce pour l’industrie du décolletage ?

La première étape de la classification hiérarchique des exigences de la pièce consiste à créer une liste. Quelles sont les exigences qui ne doivent pas être ignorées ? Quelles sont les exigences facultatives (intéressantes mais non essentielles) ? Voici quelques exemples de critères pour la classification hiérarchique : 

• L’ environnement : ce facteur tient compte de la capacité à résister à la chaleur et au froid, la résistance au feu, la résistance aux rayons UV, ainsi qu’aux éléments chimiques. En fonction du besoin final, les matériaux peuvent devoir être de qualité alimentaire ou médicale. Par exemple, les pièces d’un dispositif médical peuvent avoir besoin de tolérer des températures très élevées dans un autoclave ou une forte  stérilisation chimique entre les utilisations.
• Les conditions électriques : la pièce finale peut avoir besoin d’être conductrice ou isolante. Quelles que soient les exigences en matière d’électricité, il est essentiel de choisir le bon métal.
• La mécanique : La résistance mécanique est la rigidité exigée d’une pièce. Elle peut aller de très rigide à souple. Une pièce doit pouvoir résister à une traction, à une compression ou à un impact. Certains matériaux répondent mieux que d’autres à cette exigence. Il est donc important de choisir le bon matériau.
• L’aspect : le choix du bon matériau peut permettre d’aboutir à une pièce transparente ou translucide. Pour les plastiques, il existe une large gamme de couleurs. Les métaux, quant à eux, doivent être colorés par des applications secondaires. Une application peut également nécessiter des textures de surface spéciales, comme des surfaces antidérapantes ou polies.
• La taille : si un processus d’usinage permet d’obtenir une large gamme de dimensions, la taille de la pièce peut être limitée par la taille maximale disponible de certains blocs de matière
• Le coût : il s’agit d’un critère important. Celui-ci doit être estimé entre ce qui est indispensable et ce qui serait souhaité.

Lire aussi : Qu’est-ce que le décolletage ?

Comment choisir parmi les matières usinables selon leurs spécificités ?

Pour aider à choisir le matériau pour le décolletage CNC, il est essentiel de déterminer la fonction finale de la pièce. Il existe de nombreux matériaux avec de nombreuses nuances pour chacun d’entre eux.

Voici une liste de matériaux utilisés dans le domaine de l’usinage et souvent sélectionnés par les industriels. On retrouve l’aluminium, le laiton, le cuivre, l’acier et l’acier inoxydable pour les métaux. Et pour les plastiques, on retrouve souvent le polyétheréthercétone, l’Ultem, l’acrylonitrile-butadiène-styrène, l’acétal, le nylon, le polycarbonate, le polychlorure de vinyle, ou encore le polyéthylène haute densité. 

Quelques exemples de certaines matières utilisées en décolletage :

• ABS vs Acétal :

1. ABS : résistance importante aux impacts, peu de conductivité thermique et faible coefficient de friction.
2. Acétal : résistance mécanique élevée, pas de variations dimensionnelles et absorbe très peu l’humidité.

• PEEK VS ‘Ultem

1. Le PEEK possède une grande stabilité thermique, une forte résistance à l’abrasion, absorbe très peu l’humidité et a un faible coefficient de friction.
2. L’Ultem (PEI) présente une excellente résistance et dureté, une résistance aux substances chimiques et une forte rigidité diélectrique.

• Aluminium 6061 vs aluminium 7075

1. L’aluminium 6061 est une nuance polyvalente qui s’usine extrêmement bien avec un faible coût
2. L’aluminium 7075 quant à lui est très résistant, très rigide et léger

Comment choisir son matériau en fonction des finitions et du processus d’usinage ? 

Outre le choix du matériau en tant que tel, il faut également tenir compte des processus secondaires associés et du comportement du matériau vis-à-vis de ces processus. Si vous choisissez une des nuances d’aluminium comme le 2024 ou le 7075, vous pouvez envisager un certain nombre de traitements de surface possibles et appropriés. L’anodisation par exemple, est à privilégier pour une meilleure tenue dans le temps, alors que le chromage est une meilleure option si l’esthétique est à prioriser.

Autre possibilité, vous avez des filetages sur une pièce. Dans ce cas, il existe plusieurs options. Si les filetages sont peu contraints et que l’usure est très faible, un filetage simple suffira et sera plus économique. Si la contrainte ou l’usure est élevée, des inserts de remplacement – en forme d’hélice ou filetés – peuvent prolonger la longévité de la pièce. 

Enfin, le choix final s’effectuera sur le processus de fabrication lui-même : Décolletage, usinage 3 axes, 5 axes ou tournage, qui sera en général déterminé par la conception de la pièce.