TriparTech: Fabrication hybride, Les options de fabrication du métal contre l’estampage du métal

Les pièces en tôle peuvent être produites par de nombreux procédés. Les deux grandes méthodes sont l’emboutissage et la fabrication du métal. Pour comprendre où chacun entre en jeu, vous devez d’abord comprendre ce que chacun est et quelles sont les différences.

Les pièces fabriquées à partir du métal en feuille sont celles qui sont généralement produites sans utiliser de matrice d’estampage en métal (parfois appelée «outillage dur»), mais utilisent à la place un équipement dédié ou spécialisé. Dans sa forme de technologie la plus simple et la plus basse, un tel équipement comprendrait des cisailles, des outils modulaires tels que le Pierce-All® à cadre en C pour percer des trous, des fentes, etc., et de plieuses pour effectuer le pliage.

En remontant la chaîne des technologies modernes à l’extrémité opposée du spectre, la plupart de celles-ci seraient remplacées par des poinçonneuses à commande numérique (souvent appelées «Strippit»), des lasers à commande numérique ou des machines combinées Poinçon / Laser aussi à commande numérique, suivi de pliage au besoin, à l’aide de plieuses CNC.

Laser à Commande Numérique

Machines combinées Poinçon/Laser à Commande Numérique

Plieuse à Commande Numérique

Les feuilles entières seraient placées sur une machine laser à commande numérique où la plupart des trous et des fentes seraient poinçonnés ou coupés, ou sur une poinçonneuse à commande numérique, où ces mêmes fonctions pourraient être poinçonnées ou coupées, ainsi que des ouvertures défonçables, formage peu profond* et parfois un taraudage pourrait potentiellement être fait, et tout le périmètre de la pièce poinçonné ou coupé de la feuille. Certains outils peuvent être nécessaires à l’aide de ces processus pour des tailles, des profils ou des formes de trous spécifiques, mais ce n’est généralement pas trop cher, allant de 50 à 150 $ pour un simple poinçon et sa matrice qui va de pair, à peut-être 1500 à 2000 $ pour des outils de formage complexes.

*Comme les extrusions, rebords, persiennes et autres formage peu profonds, dont les hauteurs sont limitées par les spécifications de chaque machine.

Un laser CNC ne peut que découper, mais il peut aussi découper des formes complexes en raison de l’absence d’outillage, ainsi que des découpes de grande taille, qui pourraient autrement nécessiter des forces de poinçonnage (tonnage) dépassant les capacités de la poinçonneuse CNC.

Une machine combinée CNC Poinçon / Laser peut atteindre les deux objectifs ci-dessus; trous percés, éléments formés. Les pièces entièrement percées et coupées seraient ensuite pliées selon les besoins à l’aide d’une presse plieuse à commande numérique, où des butées programmable et mobile, permettent à la pièce d’avoir plusieurs pliages, souvent à différentes hauteurs et angles de pliage pour répondre aux exigences de dessin. Ceux-ci ne nécessitent généralement aucun outillage, ou de l’outillage minimes, tels que petits poinçons et matrice assortis pour le perçage et outillage de presse plieuse mâle et femelle pour le pliage. La plupart des ateliers de fabrication de métaux ont un arsenal pour répondre à une grande variété d‘exigences comme celle-ci, de sorte que le client devra supporter peu ou pas de frais d’outillage.

Les coûts des pièces sont proportionnels au temps nécessaire pour couper les pièces de chaque feuille, à la façon dont elles s’imbriquent dans la feuille (qui établit la quantité de matériau nécessaire pour produire chaque pièce) et si des (ou quelles) opérations secondaires sont nécessaires telles que le pliage, qui se compose principalement de main-d’œuvre.

L’estampage des métaux est généralement effectué à l’aide de presses mécaniques ou hydrauliques de tonnage croissant, et une ou plusieurs matrices d’estampage sont utilisées pour former plusieurs ou toutes les caractéristiques d’une pièce en tôle. Le prix est en fonction de la taille de la pièce, de la complexité et du degré d’achèvement de la pièce que la matrice produira. Les petites pièces qui ne sont pas trop complexes peuvent souvent être entièrement produites (c’est-à-dire sans opérations secondaires ou ultérieures) dans une matrice progressive et ces pieces ont le retour sur investissement le plus court. Les pièces plus grandes impliquent généralement des coûts de matrice plus élevés, qui elles peuvent croître de façon exponentielle avec la complexité des pièces.

Les principaux avantages d’avoir une matrice capable de produire une pièce entière sont que les taux de production sont élevés et, en une seule opération, donc un coût de main-d’œuvre relativement faible. Ceci entraîne un coût unitaire de pièce le plus bas possible, à condition que les volumes puissent justifier/amortir le coût de l’outillage et fournir un retour sur investissement acceptable.

Une façon de réduire les coûts des matrices est de produire la pièce sans toutes les fonctionnalités requises, ce qui élimine une certaine complexité des matrices, donc le coût des matrices. Pour terminer la pièce, des opérations secondaires ou des matrices (souvent des matrices plus simples et moins coûteuses) peuvent être utilisées pour terminer la pièce. Alternativement, des opérations secondaires sans matrices (par exemple, pliage) peuvent parfois être utilisées pour terminer la pièce. Cela s’accompagne toutefois avec des frais de main-d’œuvre supplémentaires en raison des multiples opérations et de la manutention des pièces.

Lorsque votre fournisseur a un ou plusieurs matrices existantes pour fabriquer une variante acceptable de la pièce dont vous avez besoin, ou si l’une de ces matrices peut être modifiée pour le faire, vous pourrez peut-être obtenir ce dont vous avez besoin avec peu ou pas de frais d’outillage, en plus d’un faible coût de la pièce car la pièce est fabriquée sous forme d’estampage de métal. Cela peut également être bénéfique dans le cas d’un nouveau produit dont la conception n’est pas suffisamment stable, ou s’il y a des volumes inconnus qui ne peuvent pas être en mesure de justifier le coût d’une matrice.

C’est là que l’estampage et la fabrication des métaux deviennent fluides, grâce à un fournisseur qui dispose des deux capacités : un équipement de fabrication des métaux à commande numérique et des presses à estamper, idéalement avec un grand nombre de matrices ouvertes (appartenant au fournisseur ou non propriétaires), dont vous pourriez bénéficier.

Les exemples comprennent:

• Des matrices progressives qui ébauchent la pièce, mais qui ne plient que peu ou pas du tout car les volumes ne peuvent pas justifier une matrice aussi complexe. Dans de telles situations, les pièces peuvent être réalisées en deux étapes; l’ébauche réalisée dans une matrice moins coûteuse, suivie d’un pliage CNC. Le coût unitaire de la pièce peut être plus élevé qu’une matrice entièrement progressive, mais les coûts d’outillage seront réduits.

• Capitalisez sur un article existant d’un fournisseur qui est produit dans une matrice, mais faites-le personnaliser ou modifier le selon vos besoins en utilisant leur équipement CNC. Par exemple, votre fournisseur dispose d’une matrice qui peut produire un moule ou un étrier avec une gamme limitée de tailles de trous. Ils peuvent être en mesure de fabriquer cette pièce sans aucun trou, puis de monter cette pièce sur leur laser CNC ou poinçonneuse pour couper votre trou personnalisé. Mieux encore, s’ils ont une machine de combinaison CNC Poinçon / Laser, ils peuvent être capables de couper des trous sans aucun outillage (y compris des trous de forme irrégulière) et d’ajouter les nombreuses autres fonctionnalités précédemment discutées, le tout dans la même opération secondaire.