Dans cet article, nous allons examiner plusieurs des technologies et des matériaux utilisés pour fabriquer des pièces pour la production, leurs avantages, leurs choses à considérer, et plus encore.
Introduction
Les pièces de fabrication pour la production - également appelées pièces d'utilisation finale - se réfère au processus d'utilisation des matières premières pour créer une pièce qui est conçue et fabriquée pour être utilisée dans un produit final, par opposition à un prototype ou un modèle. Consultez notre guide pour fabriquer des prototypes initiaux pour en savoir plus à ce sujet.
Pour vous assurer que vos pièces fonctionnent dans un environnement réel - en tant que pièces de machines, composants de véhicules, produits de consommation ou tout autre objectif fonctionnel - la fabrication doit être approchée dans cet esprit. Pour fabriquer avec succès et efficacement des pièces pour la production, vous devez tenir compte des matériaux, de la conception et des méthodes de production pour vous assurer de répondre aux exigences fonctionnelles, de sécurité et de qualité nécessaires.
Sélection des matériaux pour les pièces de production
Les matériaux communs pour les pièces destinés à la production comprennent des métaux tels que l'acier ou l'aluminium, les plastiques tels que l'ABS, le polycarbonate et le nylon, des composites tels que la fibre de carbone et la fibre de verre et certaines céramiques.
Le bon matériau pour vos pièces d'utilisation finale dépendra des exigences spécifiques de l'application, ainsi que de son coût et de sa disponibilité. Voici quelques propriétés courantes à considérer lors de la sélection des matériaux avec lesquels fabriquer des pièces pour la production:
Force. Les matériaux doivent être suffisamment forts pour résister aux forces auxquelles une pièce sera exposée pendant l'utilisation. Les métaux sont de bons exemples de matériaux forts.
Durabilité. Les matériaux doivent pouvoir résister à l'usure avec le temps sans dégrader ni se décomposer. Les composites sont connus à la fois pour la durabilité et la résistance.
Flexibilité. Selon l'application de la pièce finale, un matériau peut devoir être flexible pour s'adapter au mouvement ou à la déformation. Les plastiques tels que le polycarbonate et le nylon sont connus pour leur flexibilité.
Résistance à la température. Si la pièce sera exposée à des températures élevées, par exemple, le matériau devrait pouvoir résister à la chaleur sans fondre ni déformation. L'acier, l'ABS et la céramique sont des exemples de matériaux qui présentent une bonne résistance à la température.
Méthodes de fabrication pour les pièces de production
Quatre types de méthodes de fabrication sont utilisés pour créer des pièces pour la production: fabrication soustractive, fabrication additive, formage métallique et moulage.
Fabrication soustractive
La fabrication soustractive - également connue sous le nom de fabrication traditionnelle - consiste à éliminer le matériau d'un plus grand morceau de matériau jusqu'à ce qu'une forme souhaitée soit obtenue. La fabrication soustractive est souvent plus rapide que la fabrication additive, ce qui le rend plus adapté à la production par lots à volume élevé. Cependant, il peut être plus cher, surtout lorsque l'on considère les coûts d'outillage et de configuration, et produit généralement plus de déchets.
Les types courants de fabrication soustractive comprennent:
Mison de contrôle numérique informatique (CNC). Un type d'usinage CNC, le fraisage CNC implique d'utiliser un outil de coupe pour retirer le matériau d'un bloc solide pour créer une pièce finie. Il est capable de créer des pièces avec des degrés élevés de précision et de précision dans des matériaux tels que les métaux, les plastiques et les composites.
Service de virage CNC. Aussi un type d'usinage CNC, CNC Turning utilise un outil de coupe pour éliminer le matériau d'un solide rotatif. Il est généralement utilisé pour créer des objets cylindriques, tels que des vannes ou des arbres.
Fabrication de tôles. Dans la fabrication de tôles, une feuille plate de métal est coupée ou formée selon un plan, généralement un fichier DXF ou CAO.
Fabrication additive
La fabrication additive - également connue sous le nom d'impression 3D - fait référence à un processus dans lequel le matériau est ajouté au sommet de lui-même pour créer une pièce. Il est capable de produire des formes très complexes qui seraient autrement impossibles avec les méthodes de fabrication traditionnelles (soustractifs), génère moins de déchets et peuvent être plus rapides et moins coûteuses, en particulier lors de la production de petits lots de pièces complexes. La création de pièces simples, cependant, peut être plus lente que la fabrication soustractive, et la gamme des matériaux disponibles est généralement plus petite.
Les types courants de fabrication additive comprennent:
Stéréolithographie (SLA). Également connu sous le nom d'impression 3D en résine, SLA utilise des lasers UV comme source de lumière pour guérir sélectivement une résine polymère et créer une pièce finie.
Modélisation des dépôts fusionnés (FDM). Également connu sous le nom de Fustage Filament Fabrication (FFF), FDM construit la couche de pièces par couche, déposant sélectivement le matériau fondu dans un chemin prédéterminé. Il utilise des polymères thermoplastiques qui se présentent en filaments pour former les objets physiques finaux.
Frittage laser sélectif (SLS). Dans l'impression SLS 3D, un laser frise sélectivement les particules d'une poudre de polymère, les fusionnant ensemble et construisant une pièce, couche par couche.
Fusion multi-jet (MJF). En tant que technologie d'impression 3D propriétaire de HP, MJF peut fournir de manière cohérente et rapidement des pièces avec une résistance à la traction élevée, une résolution de fonctionnalités fines et des propriétés mécaniques bien définies
Formage métallique
Dans le formage des métaux, le métal est façonné en une forme souhaitée en appliquant la force à travers des méthodes mécaniques ou thermiques. Le processus peut être chaud ou froid, selon le métal et la forme souhaitée. Les pièces créées avec le formage métallique présentent généralement une bonne résistance et durabilité. De plus, il y a généralement moins de déchets de matériaux créés qu'avec d'autres formes de fabrication.
Les types communs de formage des métaux comprennent:
Forgeage. Le métal est chauffé, puis façonné en lui appliquant une force de compression.
Extrusion. Le métal est forcé à travers une matrice pour créer une forme ou un profil souhaité.
Dessin. Le métal est tiré à travers une matrice pour créer une forme ou un profil souhaité.
Flexion. Le métal est plié à une forme souhaitée via une force appliquée.
Fonderie
La coulée est un processus de fabrication dans lequel un matériau liquide, comme le métal, le plastique ou la céramique, est versé dans un moule et laissé se solidifier en forme souhaitée. Il est utilisé pour créer des pièces qui comportent des degrés élevés de précision et de répétabilité. La coulée est également un choix rentable dans la production de grands lots.
Les types de moulage courants comprennent:
Moulage par injection. Un processus de fabrication utilisé pour produire des pièces en injectant un matériau fondu - souvent en plastique - dans un moule. Le matériau est ensuite refroidi et solidifié, et la pièce finie est éjectée du moule.
Mourir. Dans la coulée de la matrice, le métal fondu est forcé dans une cavité de moisissure sous haute pression. La coulée de matrice est utilisée pour produire des formes complexes avec une grande précision et une répétabilité.
Conception pour la fabrication et les pièces de production
La conception pour la fabrication ou la fabrication (DFM) fait référence à une méthode d'ingénierie pour créer une pièce ou un outil avec une concentration en conception, permettant un produit final plus efficace et moins cher à produire. L'analyse DFM automatique du réseau Protolabs Network permet aux ingénieurs et aux concepteurs de créer, d'itérer, de simplifier et d'optimiser les pièces avant qu'elles ne soient fabriquées, ce qui rend l'ensemble du processus de fabrication plus efficace. En concevant des pièces plus faciles à fabriquer, le temps de production et les coûts peuvent être réduits, tout comme le risque d'erreur et de défauts dans les pièces finales.
Conseils pour utiliser l'analyse DFM pour minimiser les coûts de votre exécution
Minimiser les composants. En règle générale, moins les composants d'une pièce sont inférieurs, plus le temps d'assemblage, le risque ou l'erreur est faible et le coût global.
Disponibilité. Les pièces qui peuvent être fabriquées avec les méthodes de production et l'équipement disponibles - et qui présentent des conceptions relativement simples - sont plus faciles et moins chères à produire.
Matériaux et composants. Les pièces qui utilisent des matériaux et des composants standard peuvent aider à réduire les coûts, à simplifier la gestion de la chaîne d'approvisionnement et à garantir que les pièces de remplacement sont facilement disponibles.
Orientation des pièces. Considérez l'orientation de la pièce pendant la production. Cela peut aider à minimiser le besoin de supports ou d'autres fonctionnalités supplémentaires qui peuvent augmenter le temps de production et le coût global.
Évitez les sous-dépouilles. Les sous-dépouteurs sont des caractéristiques qui empêchent une pièce d'être facilement retirée d'un moule ou d'un luminaire. Éviter les sous-dépouilles peut aider à réduire le temps de production et les coûts et à améliorer la qualité globale d'une partie finale.
Le coût de la fabrication de pièces de production
La suppression d'un équilibre entre la qualité et le coût est la clé de la fabrication des pièces destinées à la production. Voici plusieurs facteurs liés aux coûts à considérer:
Matériels. Le coût des matières premières utilisés dans le processus de fabrication dépend du type de matériau utilisé, de sa disponibilité et de la quantité requise.
Outillage. Y compris le coût des machines, des moules et d'autres outils spécialisés utilisés dans le processus de fabrication.
Volume de production. En général, plus le volume de pièces que vous produisez est élevé, plus le coût par pièce est élevé. Cela est particulièrement vrai pour le moulage par injection, qui offre des économies d'échelle importantes pour les volumes d'ordre plus élevé.
Délais de rendez-vous. Les pièces produites rapidement pour les projets sensibles au temps entraînent souvent un coût plus élevé que ceux avec des délais plus longs.
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