Usinage CNC de l'aluminium : tout ce que vous devez savoir

Usinage CNC en aluminium

L'usinage CNC de l'aluminium est l'une des méthodes les plus fiables et pratiques pour produire des composants robustes et légers avec une grande précision dimensionnelle. De ce fait, on retrouve de nombreuses applications dans l'industrie automobile, l'électronique grand public, les systèmes automatisés, ainsi que dans les secteurs de la construction et de l'aérospatiale.

Cet article vous offrira un aperçu complet de l'usinage CNC de l'aluminium, y compris les techniques utilisées, les matériaux et les applications. Proléantech possède des certifications ISO et réalise l'usinage de matériaux pour les pièces et prototypes en aluminium. 

Introduction à l'usinage CNC de l'aluminium

Qu'est-ce que l'usinage CNC?

L'usinage CNC est l'abréviation utilisée pour COmputer Nnumérique CL'usinage de précision est une technique d'usinage moderne sur mesure qui consiste à enlever de la matière (par découpe, façonnage ou perçage) d'une barre pleine à l'aide de trajectoires d'outils contrôlées par ordinateur. L'usinage CNC permet d'obtenir des composants de haute précision (jusqu'à une précision micrométrique) et d'une excellente répétabilité. 

Comment fonctionne l'usinage CNC ?

L'usinage CNC consiste à transformer une conception numérique en une pièce physique précise. Ce processus en plusieurs étapes est principalement contrôlé par ordinateur et automatisé. Bien qu'il s'agisse d'un processus complexe, son déroulement peut être simplifié comme suit.

• Conception – Création du modèle 2D ou 3D du composant à l'aide d'un logiciel de CAO
• Programmation – Conversion du dessin en instructions lisibles par machine (ceci est connu sous le nom de code G)
• Usinage – Formage automatique des composants à l'aide de la machine CNC, en suivant les instructions données
• Inspection et finition – Contrôle final de la qualité et procédés de finition de surface

Quand faut-il choisir l'usinage CNC de l'aluminium ?

L'usinage CNC utilise non seulement les métaux, mais aussi de nombreux types de plastiques, de composites et de bois. Parmi les métaux, l'acier, l'aluminium, le laiton et le cuivre sont les plus couramment utilisés. L'aluminium est un métal couramment utilisé en usinage CNC car il se coupe très facilement. Il nécessite moins d'effort de coupe que d'autres métaux. Par conséquent, l'usinage CNC de l'aluminium est le choix idéal pour la fabrication de composants présentant les caractéristiques suivantes :

• Rapport résistance/poids élevé (l'aluminium est l'un des métaux les plus légers, avec la plus grande résistance)
• Production plus rapide (l'usinage de l'aluminium est plus rapide que celui de la plupart des autres métaux)
• Haute résistance à la corrosion 
• finitions de surface propres
• Bonne conductivité thermique et électrique

L'une des principales raisons de la popularité de l'usinage CNC de l'aluminium est sa grande disponibilité sur le marché. On trouve des alliages d'aluminium de différentes qualités, ce qui permet de répondre facilement aux exigences de performance et de coût.

Alliages d'aluminium populaires pour l'usinage CNC

Composants en aluminium usiné

Le choix de l'alliage d'aluminium influe directement sur le produit et les outils. Il détermine les performances, la résistance, la qualité de la finition, ainsi que le niveau d'usure des outils. Les alliages les plus couramment utilisés pour l'usinage de précision de l'aluminium dans l'industrie moderne sont :

Aluminium 6061 (Usage général)

L'aluminium 6061 est un alliage polyvalent utilisé pour la fabrication de nombreuses pièces sur mesure. Il offre un bon équilibre entre usinabilité, soudabilité et résistance. L'aluminium 6061 est largement disponible et économique. Il est principalement utilisé pour la production de pièces sur mesure telles que des supports, des boîtiers, des châssis, etc.

Aluminium 7075

Si votre priorité est la résistance mécanique ou la tenue à la fatigue, l'aluminium 7075 est le matériau idéal. Bien qu'il soit légèrement plus difficile à usiner que le 6061, ses performances sont excellentes pour l'usinage CNC de pièces en aluminium soumises à de fortes contraintes. C'est la meilleure option pour les composants à fortes charges et les applications compétitives.

Aluminium 2024

Pour une bonne résistance à la fatigue et une usinabilité optimale, l'aluminium 2024 est le choix idéal si la résistance à la corrosion n'est pas un critère essentiel. Si vous prévoyez d'utiliser cet alliage dans des environnements plus agressifs, un traitement de surface sera nécessaire. L'aluminium 2024 est principalement utilisé pour les accessoires et composants aéronautiques soumis à des charges cycliques.

Aluminium 5052

L'aluminium 5052 est apprécié pour son excellente résistance à la corrosion. Il est principalement utilisé pour la fabrication de réservoirs de carburant et de pièces destinées à des environnements corrosifs. Cet aluminium ne supporte pas de traitement thermique.

Aluminium 6063

Si vous recherchez une bonne formabilité, une belle finition et une résistance faible à moyenne, l'aluminium 6063 est la solution idéale. C'est pourquoi cette nuance est largement utilisée dans les profilés extrudés et architecturaux.

MIC-6 – Plaque moulée

MIC-6 est le nom commercial d'une plaque d'outillage en aluminium moulé, réputée pour sa planéité, son usinabilité et sa stabilité dimensionnelle. Les pièces fabriquées en MIC-6, telles que les gabarits et les montages, sont particulièrement utiles pour minimiser les déformations lors de l'usinage.

Aluminium usiné, moulé et forgé – Choisir la meilleure forme de base

barres en alliage d'aluminium

Même en utilisant la même famille d'alliages, le choix du type de barre a un impact considérable sur les performances et le coût. Les barres d'aluminium disponibles sur le marché se présentent sous trois formes principales : billettes, coulées et forgées. Un tableau comparatif de ces trois formes est présenté ci-dessous.

Tableau 1 : Types de formes de stock d'aluminium (Aluminium usiné, moulé ou forgé)

L'usinage par billette est la solution la plus sûre pour des pièces en aluminium usinées avec précision et fiabilité. Pour les applications à fortes charges ou lorsque la résistance à la fatigue est primordiale, l'usinage par forgeage sera le meilleur choix.

Types d'usinage CNC pour l'aluminium

Plusieurs méthodes permettent de produire des pièces en aluminium usinées par commande numérique. En fonction de la géométrie requise, des tolérances exigées, de l'état de surface souhaité et du volume de production, vous devrez choisir la méthode la plus appropriée.

Fraisage CNC en aluminium

Usinage de précision de l'aluminium

On peut considérer cela comme la base de l'usinage CNC de l'aluminium. En fraisage CNC de l'aluminium, la pièce est maintenue fixe et les outils de coupe sont mis en rotation pour enlever de la matière. C'est l'option la plus flexible pour réaliser des poches, des rainures, des faces et des contours 3D complexes (comme des moules, des boîtiers et des supports). Le fraisage multiaxes permet de réduire le nombre d'étapes et de simplifier le processus, car il permet d'usiner davantage de faces en une seule passe. Il existe deux techniques de fraisage multiaxes couramment utilisées :

• Fraisage 3 axes – C'est idéal pour fabriquer des pièces prismatiques comme des plaques, des supports et des boîtiers.
• Fraisage 5 axes – Ceci est utile pour les cas plus complexes présentant des angles composés ou des poches profondes avec des problèmes d'accès aux outils.

Si vous avez besoin de pièces en aluminium sur mesure avec une géométrie plus complexe, l'usinage 5 axes est la meilleure option car il réduit les repositionnements et améliore la régularité. Les fraises sont les principaux outils utilisés pour l'usinage CNC de l'aluminium. Il en existe de nombreux types, comme les fraises à deux ou trois dents et les fraises à denture hélicoïdale rapide. Elles sont principalement fabriquées en carbure de tungstène, car ce matériau offre une meilleure tenue du tranchant, une résistance accrue à la chaleur et permet des vitesses de broche élevées. Le choix de l'outil influe considérablement sur la finition de la pièce ; il est donc essentiel d'être très attentif à cette décision.

Tournage CNC en aluminium

Ici, les pièces en aluminium (généralement des barres) sont mises en rotation tandis que l'outil de coupe façonne le diamètre extérieur, les alésages intérieurs, les cônes, les rainures et les filetages. C'est la meilleure méthode pour usiner des pièces présentant une symétrie de révolution (comme les arbres, les accouplements, les bagues, etc.). 

Vous pouvez également intégrer des opérations de perçage ou de taraudage dans la même configuration si vous avez besoin d'une production plus rapide. Si votre produit possède pièces de tournage en aluminiumVous obtiendrez une meilleure uniformité de surface et une meilleure concentricité avec le tournage qu'avec le fraisage.

Usinage par électroérosion (EDM) de l'aluminium

Cette méthode enlève de la matière grâce à des étincelles électriques contrôlées. Si vous devez obtenir des détails très fins et des formes délicates difficiles à réaliser avec d'autres méthodes, c'est la solution idéale. L'électroérosion est couramment utilisée pour les métaux durs. Elle n'est généralement pas privilégiée pour l'usinage CNC de pièces en aluminium, car le fraisage et le tournage sont plus rapides et moins coûteux. Cependant, elle peut être employée pour l'usinage de l'aluminium répondant à des exigences spécifiques.

CNC Perçage Aluminium

Le perçage CNC permet de créer des trous précis. L'opération de perçage est généralement suivie d'un alésage (pour contrôler précisément le diamètre) ou d'un taraudage (pour créer un filetage interne). Le perçage est généralement associé à des cycles de fraisage ou de tournage pour un assemblage plus rapide des produits d'usinage en aluminium sur mesure.

Pièces en aluminium rectifiées CNC

Une fois l'usinage principal terminé, la rectification CNC permet d'obtenir des états de surface lisses, d'affiner les dimensions finales ou d'améliorer la planéité. Cette méthode utilise une meule abrasive. Lors de la rectification de l'aluminium, il est essentiel de contrôler précisément les paramètres du processus, car ce matériau peut encrasser l'abrasif. Le meulage CNC n'est généralement pas une étape obligatoire, mais il peut apporter une valeur ajoutée aux pièces en aluminium usinées avec précision et soumises à des exigences strictes. Par exemple, le meulage CNC est généralement requis pour les pièces médicales en aluminium où une surface lisse est essentielle. 

Découpe laser de l'aluminium

La découpe laser est utilisée pour découper l'aluminium en profilés 2D nets (panneaux, supports, etc.). Elle est très efficace pour la découpe de contours à grande vitesse et la réalisation de formes répétitives. La découpe laser est particulièrement utile lorsque :

• Votre géométrie est principalement composée de profils plats.
• Vous avez besoin d'une production rapide de pièces sur mesure en aluminium à base de tôle
• Vous prévoyez de plier ou d'assembler après la découpe

Il est impossible d'obtenir des formes 3D par découpe laser ; si vous en avez besoin, vous devrez recourir à un fraisage/perçage secondaire.

Avantages de l'usinage CNC de l'aluminium

L'usinage CNC de l'aluminium est très répandu dans les industries modernes pour de nombreuses raisons. Ses principaux avantages sont les suivants :

• Haute résistance au poids L’aluminium est réputé pour sa résistance sans masse excessive. C’est pourquoi il est très prisé dans l’aérospatiale et… Usinage CNC de l'aluminium dans l'industrie automobile.
• Usinabilité élevée et production rapide – Il est toujours possible d'utiliser des vitesses de broche et des avances plus élevées sur l'aluminium. Cela accélère les cycles d'usinage et, par conséquent, la production.
• La durée de vie de l'outil est élevée par rapport aux métaux durs. L'aluminium nécessite généralement moins de force de coupe que l'acier. Par conséquent, l'usure de l'outil est faible et il est possible d'améliorer encore la qualité de la coupe grâce à une bonne évacuation des copeaux et à des outils bien affûtés.
• Finitions de haute qualité de surface Avec un outillage et des paramètres adaptés, les pièces usinées CNC en aluminium présentent une excellente finition. Par conséquent, les opérations secondaires sont généralement superflues.
• Haute évolutivité – Dans la plupart des cas, vous pouvez passer du prototype à la production en utilisant le même processus fondamental. Cela permet usinage aluminium sur mesure un flux de travail fiable.

Méthodes alternatives à l'usinage CNC de l'aluminium

Malgré ses nombreux avantages, l'usinage CNC n'est pas toujours la solution la plus économique. Le choix de la méthode d'usinage optimale dépend de plusieurs facteurs, tels que la géométrie, le volume, le matériau et le coût. Si l'usinage CNC ne vous convient pas, il existe de nombreuses alternatives économiques, simples et plus fiables, adaptées à vos besoins.

• Coulée sous pression – Un bon choix pour la production en grande série de formes complexes. Mais dans la plupart des cas, un usinage secondaire sera nécessaire pour les finitions.
• Extrusion – Solution idéale pour les profilés longs et les pièces à section uniforme. Possibilité d'usiner ensuite les éléments fonctionnels par commande numérique de l'aluminium, si nécessaire.
• Fabrication de tôles – Pour les pièces minces, le formage de tôle combiné à la découpe laser sera beaucoup plus rapide et plus efficace que l'usinage CNC. 
• Fabrication additive (impression 3D) – Cette méthode peut fonctionner pour des géométries spécifiques, mais pour les besoins de finition de surface, il faudra souvent revenir à l'usinage CNC. 

Dans la planification de production réelle, on ne se fie pas à une seule méthode. De nombreux secteurs utilisent une combinaison des méthodes mentionnées ci-dessus afin d'obtenir des produits de haute qualité avec une efficacité maximale en termes de temps et de coûts. 

Applications des pièces en aluminium usinées par CNC

Bloc en aluminium usiné

Usinage CNC de pièces en aluminium L'usinage CNC de l'aluminium est très répandu dans de nombreux secteurs industriels, à tel point qu'il est rare d'en trouver un qui n'y ait pas recours. Voici quelques applications courantes :

• Supports, fixations et boîtiers utilisés dans le aérospatiale et aéronautique secteurs d’activité
• Merci beaucoup composants électroniques grand public, comme les cadres, les supports de caméra et les boîtiers haut de gamme. L'usinage de précision de l'aluminium est largement utilisé ici pour répondre aux exigences les plus élevées.
• Des plaques de montage, des cadres et des boîtiers sont nécessaires pour la robotique et l'automatisation industries.
• Matériel médical, tels que des fixations, des supports sur mesure et des instruments chirurgicaux, aux dimensions précises.
• Des pièces légères dans le industrie automobile, comme les plaques d'adaptation, les supports et les boîtiers (les prototypes en aluminium CNC sont largement utilisés lors des phases de conception initiales de ce secteur)

Et dans la plupart de ces secteurs, les clients demandent généralement un prototype en aluminium usiné CNC lorsqu'ils ont besoin d'une interface fonctionnelle, d'un assemblage précis ou d'une pièce qui doit correspondre exactement au modèle CAO.

Usinage d'aluminium sur mesure chez Proleantech

Proleantech propose des services d'usinage sur mesure de haute qualité pour tous les alliages d'aluminium, les pièces moulées en aluminium et l'usinage de métaux. Nous proposons également des services de finition, comme l'amélioration des états de surface par traitements mécaniques. Les finitions disponibles incluent : 

• Fini brossé
• Finition Polie
• Satiné
• Finition anodisée
• Dur anodisé

Les tolérances d'usinage CNC standard pour toutes les pièces en aluminium sont d'environ 0.025 mm, le fraisage de précision de l'aluminium permettant d'atteindre des tolérances encore plus faibles. Demander un devis gratuit dès aujourd'hui !

Conclusion 

L'usinage CNC de l'aluminium permet souvent une production de composants rapide, précise et à grande échelle. En choisissant le bon alliage, la bonne méthode (fraisage, tournage, perçage, etc.) et la bonne conception, vous obtiendrez toujours des pièces usinées CNC en aluminium fiables, performantes et de haute qualité. Cependant, selon vos besoins, l'usinage CNC n'est pas toujours la solution idéale ; il vous faudra alors envisager d'autres méthodes.