Usinage micro CNC : processus, types et avantages

"Des industries comme la médecine à l'aéronautique, le processus de fraisage micro CNC est devenu une méthode largement adoptée pour produire de minuscules gadgets en raison de sa capacité à atteindre de petites tolérances."

La tendance à la miniaturisation est observable, ce qui implique la fabrication de produits avec de minuscules composants allant de quelques millièmes au micromètre. Cette tendance concerne les industries automobile et biomédicale, les industries aérospatiale et électronique ainsi que les industries de la communication. Les exigences ci-dessus ont forcé le recours au micro-usinage de précision. Il ne s’agit pas seulement de fabriquer de petites pièces ; il s'agit d'obtenir des caractéristiques sur des pièces, qu'elles soient grandes ou petites, comme on le souhaite. Cela signifie utiliser des méthodes et des procédures complexes pour augmenter la précision des résultats obtenus. Cet article porte sur le micro-usinage, sa comparaison avec les techniques conventionnelles, les différents processus impliqués dans le micro-usinage, les outils utilisés dans le processus et les différentes utilisations du micro-usinage dans différents domaines.

Définition de l'usinage micro CNC

Micro-usinage de précision 

Micro Usinage CNC utilise de petites machines CNC spécialement développées pour travailler au niveau micro. Ces outils de précision, tels que les micro-fraiseuses, les tours et les EDM, peuvent produire de petites pièces avec une grande précision et peuvent même produire des caractéristiques de 1 μm. Contrôlées par un logiciel de conception/fabrication assistée par ordinateur, ces machines traduisent les conceptions 3D en instructions de découpe, de fraisage et de mise en forme de matériaux tels que les métaux, les plastiques, la céramique et le silicium.

Micro Usinage aux Techniques Traditionnelles 

Le micro-usinage peut se distinguer des processus d'usinage conventionnels à certains égards. Premièrement, il peut créer des pièces avec des tolérances minimales et de petites caractéristiques que d'autres processus d'usinage ne peuvent pas produire. Les outils utilisés en micro-usinage sont de plus petite taille et ont une grande précision ; par conséquent, ils nécessitent plus de soins lors de leur manipulation et de leur positionnement avant utilisation. 

De plus, le micro-usinage est polyvalent en ce qui concerne le matériau à traiter, qui peut être des métaux, des polymères ou des composites. Cette flexibilité est souhaitable dans plusieurs secteurs qui nécessitent des pièces précises et présentant des caractéristiques complexes. Certaines des industries qui utilisent le micro-usinage sont la fabrication de semi-conducteurs et de dispositifs médicaux, car le processus offre une haute précision, nécessaire à la production de nouvelles technologies et d'équipements médicaux.

Explorer les méthodes de micro-usinage 

Diverses méthodes de micro-usinage sont utilisées dans les industries métallurgiques. Certains des plus courants incluent :

Micro-usinage mécanique : 

• Haute précision pour les composants et pièces détaillés. 
• Appliqué dans les domaines de l'électronique et du médical. 
• Cela garantit que le travail est très précis et présente une surface très lisse. 
• Équipement sophistiqué pour micropièces et composants. 
• Améliore la productivité dans la production de pièces complexes. 
• Il prend en charge les processus de prototypage rapide et de fabrication précise. 

Micro-fraisage

Fraisage micro-CNC

Cette technique utilise un outil de coupe qui tourne autour de la pièce. Il enlève une petite quantité de matière de la pièce. Il convient à la création de motifs et de formes délicats et complexes sur le matériau. Adapté à différents matériaux, il donne de la précision. Habituellement, elle produit des micro-moules et des systèmes microfluidiques. Elle fabrique également des pièces pour instruments de santé et électroniques. Les fonctionnalités principales sont les suivantes : 

• De petits couteaux et une technologie de commande numérique par ordinateur sont utilisés. 
• Spécialisé dans la sculpture de géométries complexes. 
• Ils sont utilisés pour les pièces petites et complexes ainsi que pour les micro-moules. 
• Élevé dans les industries des semi-conducteurs et de l’aérospatiale. 
• Il permet la création de prototypes et une production précise. 
• Renforce les compétences en solutions de micro-ingénierie. 

Microtournage : 

Micro-tournage

Comme dans le cas du tournage, le microtournage implique également la rotation de la pièce. Un outil de coupe se déplace le long d’une ligne droite. Ce processus se fait à plus petite échelle. Il est appliqué à la réalisation de pièces rondes ou cylindriques avec un haut degré de précision. Cela permet d'obtenir un niveau de détail très élevé du composant. Certains exemples sont des broches miniatures et des micro-essieux. Les avantages incluent la surface brillante et la grande précision du produit. 

• Crée de petits composants cylindriques avec précision. 
• Critique pour les dispositifs médicaux et les pièces aérospatiales. 
• Améliore la qualité de surface et la productivité élevées. 
• Accompagné de micro fraisage pour une fabrication diversifiée. 
• Permet des motifs complexes et des pièces utilitaires. 

Micro-perçage : 

Micro-perçage

•  Fait des trous minuscules et précis pour l'électronique. 
•  Indispensable dans la fabrication de PCB et de dispositifs microfluidiques. 
•  Aide à atteindre une grande précision dans la production des composants. 
•  Permet la création d’assemblages complexes à des cadences élevées. 
•  Facilite le perçage précis de petits composants. 

 Micromeulage : 

Micro-broyage

•  Il utilise des abrasifs fins pour des finitions de surface fines. 
•  Crucial pour les pièces optiques et de précision. 
•  Polit les surfaces des pièces selon des normes de qualité élevées. 
•  Améliore les performances dans les processus de micro-ingénierie. 
•  Ils permettent une découpe et un façonnage précis des matériaux ainsi que la finition. 
•  Il peut être utilisé efficacement en combinaison avec d’autres processus de micro-usinage. 

 Micro-usinage par ultrasons (Micro-USM) : 

• Comprend des vibrations ultrasoniques et des abrasifs. 
• Convient pour une utilisation dans des matériaux difficiles à couper, comme la céramique. 
• Réduit les effets thermiques sur le matériau coupé ou usiné. 
• Utilisé dans la formation de structures complexes dans la production de semi-conducteurs. 
• Il est utile pour prendre en charge les composants de haute précision dans la fabrication de MEMS. 
• Améliore les compétences en microélectronique et en optique. 

 Micro-usinage thermique : 

• Utilisez l’énergie thermique pour couper ou raser avec précision le matériau. 
• Convient aux matériaux difficiles à usiner utilisés dans l'industrie aérospatiale. 
• Une grande précision dimensionnelle et un travail détaillé peuvent être créés. 
• Permet la création de micro-caractéristiques sur la surface d'une pièce. 
• Recommandé pour les conceptions avec des formes complexes et des niveaux de détails élevés dans les pièces à créer. 
• Améliore le processus de fabrication dans les applications sensibles. 

Avantages des pièces de micro-usinage aérospatiales

• Précision: La technologie CNC en micro-usinage est très précise, ce qui est particulièrement utile, notamment pour les pièces aérospatiales, car elles sont fabriquées selon des normes strictes. 
• Rendement : Le micro-usinage présente également l’avantage de réduire les coûts de personnel et, en même temps, de raccourcir les délais de production des pièces aérospatiales. 
• Versatilité: Les machines CNC sont très polyvalentes et peuvent couper des métaux, des plastiques, des céramiques et d'autres matériaux, ce qui permet de façonner certaines pièces. 
• Cohérence: La technologie CNC contribue également à améliorer le degré de précision du processus de production et à éviter les cas dans lesquels une entreprise développe des produits de qualité inférieure en raison de lots différents. 
• Innovation: Le micro-usinage est utilisé dans les conceptions de nouvelle génération et les petits composants des systèmes aérospatiaux contemporains comme les drones et les microsatellites. 

Considérations et limites du micro-usinage

• Investissement initial: Les coûts initiaux des machines micro CNC et de mise en œuvre des machines sont relativement élevés. Il faut donc bien comprendre les coûts et considérer les avantages des machines sur le long terme. 
• Expertise opérationnelle : Les machines CNC sont exploitées avec un certain niveau de compétence et d’expérience ; cela signifie donc que les opérateurs qui ont été habitués à la forme traditionnelle de fonctionnement des machines peuvent mettre un certain temps à s'habituer à la nouvelle technologie. 
• Complexité: Les machines CNC sont idéales pour produire des pièces complexes, mais la programmation et l'outillage des machines constituent une préoccupation, en particulier lorsqu'il est nécessaire de reconcevoir ou de modifier le processus. 
• Adaptabilité: Les machines CNC sont les plus adaptées aux applications dans les processus de production qui n'impliquent pas souvent de changement de conception, car cela signifierait que les machines devraient être reprogrammées ou modifiées d'une manière ou d'une autre, ce qui prend du temps. 
• Viabilité économique: Par conséquent, on peut conclure que le micro-usinage est efficace pour fabriquer des composants de haute précision ; cependant, l'efficacité du micro-usinage en termes de temps et le degré de détail des composants aérospatiaux doivent être évalués. 

Micro compatible Matériaux d'usinage CNC

L'usinage micro CNC est adaptable aussi bien aux plastiques qu'aux métaux. Les alliages métalliques et les plastiques les plus couramment utilisés comprennent :

Métaux et alliages 

L'usinage micro CNC est polyvalent et peut traiter presque tous les types de métaux et alliages. L’aluminium est préféré car il est léger et robuste, tandis que l’acier inoxydable est préféré car il ne rouille pas. Un autre matériau couramment utilisé est le laiton car il se caractérise par une bonne usinabilité et une bonne résistance à la corrosion. Pour les cas où résistance et durabilité sont requises, le meilleur matériau avec lequel travailler est usinage du titane

en raison de son rapport résistance/poids et de sa résistance à la corrosion. Pourtant, cela reste un défi et nécessite des outils spéciaux pour être façonné. De plus, certains matériaux comme l’Inconel sont utilisés car ils sont très résistants à la chaleur et à la corrosion et peuvent être utilisés là où les conditions sont sévères.  

Plastiques CNC 

Cet usinage s'applique également à divers plastiques, et tous ces plastiques ont leurs avantages. L'ABS est comparativement moins cher et est largement utilisé en raison de son excellente usinabilité. Le POM ou polyoxyméthylène est très rigide, présente un faible frottement et est stable. Le PEEK (Polyether Ether Ketone) présente une résistance aux températures élevées et une résistance mécanique ; c’est pourquoi il est très apprécié. D'autres types de plastiques sont le PEI (Polyétherimide), qui présente une résistance thermique et mécanique élevée, et le PAI (Polyamide-imide), qui est très résistant lorsqu'il est soumis à des contraintes. De plus, le polycarbonate, le PTFE (téflon) et le nylon sont préférés en raison de leur isolation électrique légère et, en plus, ils sont moins chers que les autres matériaux. Si vous souhaitez en savoir plus sur les plastiques, voici notre guide détaillé pour usinage CNC du plastique. 

Céramique

Les céramiques sont également largement utilisées dans l'usinage micro CNC en raison de leur résistance à la chaleur, de leur dureté et de leur isolation électrique. Cependant, ils sont relativement fragiles, ce qui les rend sujets à l’écaillage ou à la fissuration lors des opérations d’usinage. C'est pourquoi il est essentiel de sélectionner les bons outils et paramètres d'usinage pour maintenir la qualité des pièces en céramique, la finition de surface et la précision pour des utilisations telles que l'électronique et l'aérospatiale.  

Composites

L'usinage micro-CNC devient de plus en plus populaire, et parmi eux, les plastiques renforcés de fibres, en particulier les plastiques renforcés de fibres de carbone, deviennent de plus en plus populaires. Ces matériaux se distinguent par l'interaction des propriétés des matériaux dont ils sont fabriqués ; ils possèdent un rapport résistance/poids élevé. Les CFRP sont idéaux pour les applications dans les endroits où le poids est un facteur critique et où une résistance élevée est requise, comme dans l'aérospatiale et les automobiles hautes performances. Lors de l’utilisation de composites, des techniques spécifiques sont nécessaires pour gérer les propriétés du matériau et produire des composants durables. 

Micro-usinage chimique et électrochimique 

Le micro-usinage chimique est le processus d'utilisation de produits chimiques pour graver un matériau afin de créer des micro-éléments sur les métaux, le verre et le silicium. Des modèles de circuits détaillés sont utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs car ils offrent une gravure sans contact pour minimiser les forces mécaniques. 

Micro-usinage électrochimique (ECMM)

Micro-usinage électrochimique (ECMM)

Le micro-usinage électrochimique (ECMM) est un procédé de nouvelle génération qui utilise la dissolution anodique dans une solution électrolytique, idéal pour couper les métaux durs et les alliages sans appliquer de contrainte thermique. Celui-ci peut concevoir des motifs complexes avec une finition de surface élevée pour les industries aérospatiale, médicale et automobile. 

Micro-usinage hybride 

L'hybridation du micro-usinage peut être décrite comme la combinaison de plusieurs techniques dans le processus d'usinage pour améliorer la précision du processus. Les méthodes hybrides utilisent l'une des techniques pour les géométries et les rapports d'aspect élevés et une autre pour les étapes suivantes, et parfois, les processus mécaniques et thermiques sont utilisés en séquence. 

AHMM corrèle le micro-usinage principal avec les processus secondaires, y compris les ultrasons, pour améliorer le MRR et, en même temps, réduire l'usure des outils. Il est principalement appliqué dans les industries aérospatiale et médicale puisque la précision est essentielle dans la production. 

Autres méthodes innovantes 

Le micro-abrasif jet usinage (Micro-AJM) est un processus consistant à utiliser des microparticules abrasives à haute vitesse pour éroder le matériau de la surface d'un matériau cassant tel que le verre et la céramique sans aucun effet de chaleur sur la pièce. Il convient à l’amincissement des bords, à la finition fine du matériau et à la forme du tranchant. L'usinage par faisceau d'ions micro-focalisé (Micro-FIB) utilise des faisceaux d'ions pour la découpe et le dépôt de matériaux, ce qui est essentiel dans la production de semi-conducteurs et de MEMS pour les applications nanotechnologiques. 

Tolérances pour le micro-usinage

Le micro-usinage conduit à de faibles tolérances, et la tolérance est différente de la technique utilisée. En général, tolérance d'usinage CNC dépend du matériau et de la complexité de la pièce à réaliser. Le micro-usinage peut atteindre ±0. 001mm à ±0. 005 mm, ce qui est assez précis dans de nombreuses applications, comme mentionné ci-dessus. Dans des applications particulières, les tolérances sont aussi faibles que ±0—0001 mm. 

Ainsi, en micro-usinage, la tolérance des différentes méthodes varie les unes des autres. Le micro-fraisage conduit généralement à ±0. Tolérances de 005 mm. Ces tolérances sont encore plus strictes grâce à des réglages de haute précision. Le micro-EDM est très précis ; la précision est généralement de ±0. 001mm à ±0. Les tolérances Micro-LBM de 003 mm sont fonction de la puissance et de la précision du laser. 

Micro-USM fournit généralement ±0. De l'ordre de ± 0 mm de tolérances, elles dépendent du matériau de la pièce à réaliser. Les processus chimiques et électrochimiques atteignent ±005. Tolérances de 0 mm. Ces méthodes permettent un meilleur contrôle du processus d’enlèvement de matière, ce qui se traduit par une meilleure précision. En général, la précision du micro-usinage est appréciée. Cela le rend adapté aux industries de haute précision telles que l’industrie automobile.

Prolean Tech : services de micro-usinage de précision sur notre plateforme

Prolean Tech est une entreprise de fabrication de précision qui s'occupe de la fabrication de petites pièces complexes et spécialisées pour certains des principaux fabricants de dispositifs médicaux au monde. L'entreprise se consacre davantage à la conception et à la fabrication de pièces implantables spécifiques pour des secteurs tels que les soins de santé orthopédiques, orthopédiques de la colonne vertébrale, cardiovasculaires, vasculaires, endovasculaires et pelviens. Nous nous engageons dans des segments nouveaux tels que la chirurgie assistée par robot (RAS) et la chirurgie mini-invasive (MIS) et collaborons avec les équipementiers pour améliorer nos procédures médicales. 

Notre société est enregistrée auprès de la FDA et est conforme à la norme ISO 13485 pour les programmes d'assurance qualité. De la formation de base effectuée au moment de l'embauche jusqu'aux processus élaborés inclus dans chaque processus de production, la qualité fait partie de notre entreprise. En effet, l'ingénierie, la qualité et les opérations de fabrication sont étroitement liées pour garantir que vous obtenez les meilleures pièces. En savoir plus sur notre service d'usinage cnc.

Notes

Conclure, Usinage micro-CNC est crucial dans la fabrication de pièces petites et complexes. Nous avons parlé de ses avantages et inconvénients, de l'exigence d'une faible tolérance, des matériaux similaires et des facteurs de succès. Nous avons également examiné les industries qui bénéficient de cette technologie et étudié les différentes techniques d'usinage micro CNC. Du médical à l’aérospatiale, de l’électronique à l’automobile, nous livrons des conceptions complexes à votre porte. De plus, nos services d'usinage micro CNC se caractérisent par la précision, la qualité et la fiabilité grâce à l'utilisation d'une technologie moderne et d'une équipe professionnelle.