Septembre 2011



L'usinage Firstcut : quand, pourquoi et comment

L'usinage sur machines à commande numérique (CNC) utilise des tracés programmés de l'outil de coupe pour automatiser le mouvement d'une machine-outil. Une fois les mouvements requis programmés, le processus produit des pièces (pratiquement) identiques rapidement et efficacement. Le principal défi est la programmation des tracés d'outil de coupe. Même en utilisant les outils logiciels de FAO (fabrication assistée par ordinateur) actuels, la programmation de ces tracés prend beaucoup de temps et coûte cher, elle nécessite l’intervention d’un programmeur humain spécialisé pour sélectionner la bonne stratégie d’usinage dans chaque domaine de conception. En raison du coût de programmation des tracés, la production d'une seule pièce par usinage CNC peut se révéler extrêmement onéreuse. Il faut généralement produire un bon nombre de pièces pour ramener le coût par pièce à un niveau raisonnable. Il est aussi parfois difficile de trouver des ateliers d'usinage qui acceptent une commande de quelques pièces car elle entraîne l'indisponibilité d'une ressource rare : le programmeur CNC.


Notre service d'usinage CNC Firstcut remplace le coûteux programmeur humain par environ un million de lignes de code sophistiqué, exécutées sur un supercalculateur, cluster massivement parallèle (voir Figure 1). Puisque l’étude ou « l’ingénierie non récurrente » ne nécessite pas d’intervention humaine, la production d’une pièce usinée unique coûte beaucoup moins cher et les petites séries sont réalisées rapidement et économiquement. Tellement économiquement que leur prix soutient la comparaison avec celui des procédés de prototypage rapide additif comme la stéréolithographie (SLA) ou l'impression tridimensionnelle (3DP), alors que le produit obtenu est massif au lieu d'être formé de couches successives. Pour obtenir des informations détaillées sur l'usinage CNC et d'autres procédés de prototypage, téléchargez notre « ABC du Prototypage ».

Figure 1 : Le processus Firstcut utilise notre logiciel propriétaire qui fonctionne dans notre centre de calcul à grande échelle et qui traduit vos modèles CAO 3D en programmes de commande des centres d'usinage CNC.

Figure 1 : Le processus Firstcut utilise notre logiciel propriétaire qui fonctionne dans notre centre de calcul à grande échelle et qui traduit vos modèles CAO 3D en programmes de commande des centres d'usinage CNC.


Le raccourcissement des délais et la production de faibles volumes à bas coût sont les principales caractéristiques qui différencient Firstcut et son usinage automatisé ainsi que Protomold et son moulage par injection ultra rapide. De nombreux concepteurs optent pour l'usinage de leurs pièces prototypes dans les premières phases de développement d'un produit, avant de réaliser des prototypes moulés pour exécuter des essais fonctionnels à plus grande échelle. Cependant, l’usinage automatisé Firstcut ne se résume pas à un rôle de substitut du moulage par injection rapide pour la production de petites séries. Il offre certaines possibilités très différentes de celles du moulage par injection, qui en font une ressource encore plus précieuse pour la trousse à outils du développeur.


L'une des principales différences concerne les matériaux disponibles. Nous travaillons avec des matériaux très divers dont un grand nombre ne sont pas adaptés au moulage par injection rapide. À l'heure actuelle, ce sont notamment des métaux comme l'aluminium et le laiton. Nous pouvons usiner des matières plastiques trop corrosives pour le moulage par injection rapide : le PVC et le CPVC par exemple, ainsi que des thermoplastiques devant être injectés à des températures trop élevées pour les moules en aluminium utilisés dans le moulage par injection rapide. Nous pouvons aussi usiner des matières plastiques qui ne peuvent pas du tout être moulées par injection, comme le PTFE. Naturellement, notre processus d'usinage peut être utilisé avec toute une gamme de matières qui conviennent aussi au moulage par injection. Il est donc parfait pour les essais initiaux de pièces qui seront ensuite moulées par injection. Il existe toutefois quelques exceptions : pour des raisons évidentes, Firstcut ne peut pas actuellement traiter les matières caoutchouteuses comme le TPE ou le TPU.


L'usinage Firstcut permet d'obtenir des tolérances de +/- 0,1 mm et peut être utilisé pour former des géométries difficiles ou impossibles à former avec le moulage par injection rapide (les trous taraudés, par exemple). L'usinage permet de produire des pièces sans se préoccuper autant de l'épaisseur relative de leurs parois. C'est ainsi que les parois épaisses qui risqueraient de causer des retassures ne posent pas de problème pour l'usinage, et les zones de faible épaisseur qui pourraient entraver le flux d’injection ne posent pas non plus de problème, puisque la matière n’a pas à s’écouler dans un moule. Toutefois les zones extrêmement fines (en général moins de 0,5mm d’épaisseur) ne pourront pas être usinées avec fiabilité. Qui plus est, les pièces usinées ne présentent pas de lignes de soudure.


Les pièces usinées n’ayant pas à être éjectées d’un moule, il n’est pas nécessaire de prévoir de dépouille sur les géométries, sauf toutefois pour certaines découpes étroites et profondes. Ces dernières doivent être dépouilléese tout comme les géométries hautes et étroites des pièces moulées par injection rapide, et pour la même raison : lorsqu'on utilise des fraises longues et fines, il peut se produire un broutage qui engendrera des ondulations dans les parois latérales d'une découpe profonde. Une dépouille permet d'utiliser des fraises coniques plus stables.


Pour finir, Firstcut peut usiner des géométries en contre-dépouille qui nécessiteraient l'utilisation de tiroirs dans un processus de moulage. Notre processus utilise en effet un usinage sur trois axes depuis un maximum de six côtés (orthogonaux) d'une pièce.


Si vous avez besoin d'une des capacités supplémentaires que peut offrir l'usinage : parois épaisses et peu épaisses, absence de dépouille et présence de contre-dépouilles, et si le volume requis est suffisamment faible, l'usinage pourra représenter la meilleure solution. Si vous utilisez Firstcut pour produire des prototypes qui seront ensuite réalisés par moulage par injection rapide, ces mêmes capacités pourront vous induire en erreur en vous conduisant à créer des géométries difficiles ou impossibles à mouler. Vous pouvez toutefois vous assurer très simplement que votre pièce à usiner sera également apte au moulage. Lorsque vous soumettez votre modèle CAO 3D pour obtenir une analyse technique et un devis FirstQuote® gratuits, soumettez-le également pour un devis ProtoQuote® gratuit. L'analyse technique de ProtoQuote identifiera toute géométrie impossible à mouler et vous permettra d'identifier immédiatement les géométries problématiques.


Comme nous l'avons indiqué plus haut, l'usinage Firstcut permet de reproduire la plupart des géométries pouvant être produites par moulage par injection rapide, à une importante exception près : la taille. Les limites de taille sont complexes et fonction de la disponibilité de matières en feuilles, du matériau, ainsi que du nombre et du type d’usinages latérals nécessaires. Pour savoir si vos pièces répondent à nos limites dimensionnelles, téléchargez une pièce pour obtenir un devis ou consultez nos Consignes de conception. Encore plus bluffant : nous pouvons même fabriquer vos pièces en un seul jour pour un prix aussi bas que 70€.


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