De nombreux facteurs influencent lesquels matériaux CNC sont les meilleurs pour un projet spécifique. Par exemple, les exigences techniques pour fabriquer des composants de moteurs de navette spatiale sont bien plus exigeantes que celles pour la construction d’équipements de loisirs haute performance.
Considérez les facteurs ci-dessous et comment ils pourraient affecter votre scénario avant de choisir le meilleur matériau pour votre projet.
Objectif
Utilisez l’objectif du composant pour établir une liste restreinte de matériaux possibles. Par exemple, pour fabriquer des jouets, vous devriez éviter d’utiliser des matériaux métalliques. La fabrication de composants liés à l’isolation nécessite un matériau à faible conductivité.
Intérieur vs. Extérieur
Un composant destiné à un usage extérieur doit être résistant aux rayons UV, à la pluie et aux autres éléments météorologiques. De telles pièces nécessitent des propriétés matérielles durables et une conception robuste. En revanche, un composant intérieur n’est pas exposé à des conditions environnementales extrêmes, donc une gamme plus étendue de matériaux appropriés est disponible.
Charge de Stress
De nombreux fabricants oublient de prendre en compte la contrainte de charge supportée par la pièce, ce qui conduit à une défaillance complète de la pièce. Un composant ou une pièce qui doit supporter des charges élevées nécessite des matériaux solides avec de bonnes propriétés mécaniques et une stabilité dimensionnelle supérieure, comme les métaux, alliages ou plastiques à haute résistance.
Tolérance Dimensionnelle
Chaque matériau a une tolérance dimensionnelle qui influence la précision globale de la pièce fabriquée. Dans de nombreux cas, la tolérance dimensionnelle peut ne pas être un facteur critique, mais des applications telles que l’équipement médical nécessitent des pièces de précision. La tolérance a un coût, donc si un projet exige des tolérances extrêmement faibles, vous devrez utiliser des outils de coupe spécialisés sur la machine CNC.
Utiliser un matériau avec une tolérance dimensionnelle adaptée dès le départ est moins coûteux que de devoir redimensionner la pièce ultérieurement.
Ductilité
Les matériaux à haute résistance et dureté peuvent sembler idéaux mais prennent souvent plus de temps à usiner et causent plus d’usure sur les outils de coupe. Les avantages du choix de matériaux avec une bonne machinabilité sont une production plus rapide et un entretien minimal.
Fixation
L’usinage CNC crée souvent des pièces qui forment des composants plus complexes lors d’un assemblage ultérieur intégrant des éléments de fixation. Les mesures de fixation sont intégrées dans la conception initiale CNC. Mais tous les matériaux CNC ne supportent pas la fixation, et des propriétés spécifiques telles que la résistance à la corrosion galvanique peuvent être importantes pour certains cas de fixation. Donc, choisissez un matériau qui supporte les exigences spécifiques de fixation.
Plage de Température
Plage de Température
Considérez la plage de température de fonctionnement du produit final et ses conditions environnementales. Le matériau doit supporter la température de fonctionnement requise et tout changement thermique attendu. De nombreux matériaux se dilatent en raison des variations de température. Par exemple, certains plastiques peuvent supporter des températures de fonctionnement typiques mais se dégradent ou se déforment lorsque les températures changent trop fréquemment.
Les processus d’usinage CNC comme le fraisage utilisent des outils de coupe qui génèrent de la chaleur. Cette chaleur se transfère au matériau de la pièce. Assurez-vous que le matériau choisi peut supporter les températures accrues lors du processus d’usinage CNC sans déformation.
Résistance chimique
La résistance chimique est tout aussi importante que la résistance à des températures élevées. Par exemple, une pièce usinée CNC destinée à être utilisée dans un environnement chimiquement réactif comme un laboratoire ou une installation de recherche doit être résistante chimiquement. Utiliser des matériaux métalliques dans un environnement acide n’est jamais une bonne idée.
Résistance à la corrosion
Pour des conditions environnementales à haute humidité, concentrez-vous sur les caractéristiques de résistance à la corrosion du matériau. Les matériaux avec une faible résistance à la corrosion peuvent rouiller et se dégrader rapidement. Le projet nécessite-t-il des métaux à haute résistance pour un environnement de travail à haute humidité ? Essayez des alliages résistants à la corrosion.
Capacité de charge
Le poids du matériau et sa capacité portante sont des facteurs critiques pour la plupart des projets. Dans les cas où la pièce doit supporter un poids lourd, vous devez choisir un matériau suffisamment solide. Ces matériaux sont généralement plus lourds en eux-mêmes. Le poids de la pièce est-il une préoccupation critique ? Alors, un matériau avec un rapport résistance/poids élevé est la meilleure option.
Durabilité et résistance
Un processus de fabrication robuste est essentiel pour que la pièce dure toute la durée de vie prévue. Évaluez donc les exigences en matière de résistance et de durabilité de l'application et choisissez un matériau qui répond à ces caractéristiques. Considérez les facteurs ci-dessous :
Résistance à la traction : La tension que peut supporter un matériau avant de se casser.
Résistance à l'usure : Le degré de résistance à l'abrasion ou à l'usure naturelle durant sa durée de vie.
Résistance à l'endurance : La quantité de stress qu'un objet peut absorber. Un matériau résistant aux chocs possède une haute résistance à l'endurance.
Finition de surface
Lorsque l'esthétique est une préoccupation, choisissez un matériau qui offre une finition de surface de haute qualité. Par exemple, une surface métallique peut être traitée pour une finition lisse, brillante ou mate. Ce n'est pas le cas pour de nombreux matériaux à base de plastique.
Coût des matières premières
Enfin, le coût est un facteur déterminant dans le choix du meilleur matériau pour l'usinage CNC. Avez-vous un budget limité pour le projet ? Optez pour des plastiques ou des céramiques. Les métaux et leurs alliages ont des propriétés physiques exceptionnelles mais sont coûteux pour l'usinage CNC.
Quelles sont les différentes options de matériaux pour un projet d'usinage CNC ?
Les matériaux CNC se répartissent en classes de base : métaux, plastiques, bois, mousses, céramiques et composites. Ci-dessous une liste des différentes classes avec des exemples de matériaux CNC dans chacune.
Métaux
Les pièces métalliques offrent la meilleure précision et robustesse de tous les matériaux d'usinage CNC. Cependant, elles ont un coût élevé et présentent des vulnérabilités telles que la corrosion en humidité. Les alliages métalliques éliminent très bien la plupart de ces vulnérabilités. Les métaux courants et leurs alliages utilisés en usinage CNC métallique incluent :
Aluminium
L'aluminium et ses alliages sont les matériaux les plus couramment utilisés dans les projets d'usinage CNC. L'aluminium est connu pour son rapport résistance/poids exceptionnel. Les pièces en aluminium sont légères mais peuvent supporter des contraintes élevées. Il possède une excellente machinabilité et des coûts de matière première faibles, ce qui rend l'aluminium plus populaire pour des projets de production de masse à bas coût que d'autres métaux. Les différents types d'alliages d'aluminium utilisés en fraisage CNC incluent :
Aluminium 6061
Aluminium 7075
Aluminium 6082
Aluminium 5083
Applications de l'aluminium usiné par CNC :
Électronique grand public
Dispositifs médicaux
Structures aérospatiales
Composants automobiles
Acier
Acier
L'acier est un alliage composé de fer et de carbone, avec des caractéristiques améliorées de résistance et de résistance à la corrosion du fer. L'acier est largement utilisé dans l'usinage CNC sous différentes formes telles que feuilles, barres, cylindres et blocs. Il existe de nombreux types d'aciers avec des teneurs en carbone variables.
Certains types courants incluent :
Acier inoxydable
Acier 1018
Acier 12L14
Acier au carbone
Acier au carbone 1045
L'acier au carbone contient une quantité plus élevée de carbone que les autres aciers. Ainsi, l'acier au carbone possède des caractéristiques de haute résistance et de dureté, mais est plus fragile.
Les caractéristiques de l'acier incluent une résistance très élevée, une ductilité élevée (capacité à être tiré en fils), une excellente machinabilité, une haute résistance à la corrosion et à l'usure, ainsi qu'une bonne finition de surface. Cependant, la production de pièces en acier en grande quantité peut être coûteuse.
Applications de l'acier usiné par CNC :
Composants automobiles
Accessoires pour voitures
Composants aéronautiques
Outils
Acier inoxydable
L'acier inoxydable est l'un des types d'acier les plus utilisés dans l'usinage CNC. Il a un volume comparable à celui de nombreux autres matériaux comme le bois. Mais il nécessite une compréhension sommaire de ses propres caractéristiques.
Il existe en de nombreux grades différents :
Acier inoxydable 303
Acier inoxydable 304
Acier inoxydable 316
Acier inoxydable 416
Acier inoxydable de qualité marine
Et plus encore
La qualité la plus recherchée de l'acier inoxydable est sa capacité à résister à l'usure et à l'abrasion. Il est idéal pour la fabrication de pièces de précision mais coûteux pour la production en grande série.
Applications de l'acier inoxydable dans l'industrie de l'usinage :
Industrie médicale
Outils
Construction aéronautique
Cargos et navires
Ustensiles et équipements alimentaires et de restauration
Laiton
Laiton
Le laiton est l'un des matériaux les plus coûteux pour l'usinage CNC. Certains types courants de laiton utilisés en usinage incluent C3604 et C3602. Il est souvent le choix préféré pour des œuvres uniques et des projets esthétiques qui n'ont pas de budget limité.
Le laiton possède une finition de surface lisse facile à polir. Le laiton est facile à usiner, ce qui réduit les coûts opérationnels de l'usinage CNC. Parmi ses autres qualités attrayantes, on trouve sa conductivité électrique, sa haute résistance à la corrosion et son faible frottement. Les qualités du laiton le rendent idéal pour :
Sanitaires
Serrures
Hinges
Fermetures éclair
Vannes
Serrures
Installations artistiques
Titane
La résistance et la dureté du titane en font un matériau idéal pour des applications nécessitant une grande résistance et durabilité. Le titane est également très résistant à la corrosion, et diverses finitions de surface sont disponibles.
Applications du titane usiné par CNC :
Industrie aérospatiale
Équipements sportifs comme les clubs de golf
Couteaux
Montres-bracelets
Lunettes
Bijoux
Sculptures
Cuivre
Le cuivre possède une excellente conductivité électrique et thermique. Il est souvent utilisé en usinage CNC en raison de sa haute ductilité, malléabilité et résistance à la corrosion. Cependant, le coût du cuivre peut être élevé par rapport à d'autres matériaux, y compris les métaux, ce qui le rend assez coûteux pour la production en masse de pièces métalliques.
Les applications du cuivre pour l'usinage CNC sont :
Vannes
Connecteurs électriques
Radiateurs
Composants d'isolation
Échangeurs de chaleur
Autres métaux et alliages
Outre ces matériaux courants pour l'usinage CNC, certains autres métaux et alliages ont moins d'applications. Ceux-ci incluent :
Bronze
Zinc
Magnésium
Molybdène
Tungstène
Kovar
Invar
Nickel
Hastelloy
Plastiques
Bien que les métaux aient de bonnes propriétés physiques, leur coût de production en masse peut être élevé. Pour une production à grand volume, les plastiques ont tendance à être moins chers. De nombreux composés de résines plastiques offrent une résistance suffisante et d'autres propriétés physiques pour en faire d'excellents substituts aux métaux.
Plastiques couramment utilisés en usinage CNC :
Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS)
L'ABS est l'une des formes de plastique les plus courantes utilisées en usinage CNC. C'est un thermoplastique avec de bonnes propriétés physiques. Il est également très facile à usiner. L'ABS fonctionne bien sur une large plage de températures par rapport à de nombreux autres plastiques. Le coût des matières premières en ABS est faible, ce qui le rend économique pour la production à grande échelle.
Applications courantes de l'ABS :
Tuyaux
Raccords
Composants pour vide
Touches de clavier
Boîtier électronique
Prototypes
processus de construction 3D
Polychlorure de vinyle thermoplastique (PVC)
Le PVC est un autre plastique largement utilisé dans l'usinage CNC. Ses qualités remarquables incluent sa robustesse ainsi que sa résistance chimique, à la corrosion et au feu. Il est peu coûteux à utiliser, ce qui en fait un matériau adapté aux projets à budget limité.
Applications du PVC :
Tuyaux
Fabrication de dispositifs médicaux
Boîtier électronique
Isolation
Intérieurs de l'industrie automobile
Chaussures
Revêtements de sièges
Acétal - Delrin (POM)
Le polyoxyméthylène, connu sous le nom d'acétal, polyacétal, Delrin ou POM, est un matériau thermoplastique qui offre une grande stabilité dimensionnelle et une faible friction. Il constitue un excellent choix pour la production en série de pièces de précision par usinage CNC et moulage par injection.
Quelques applications courantes de l'usinage CNC pour le Delrin :
Jouets
Équipements sportifs
Pièces mécaniques comme vis, chaînes, engrenages, etc.
Modèles à petite échelle
Équipement médical
Fermetures éclair
Acrylique (PMMA)
Le polyméthylméthacrylate, connu sous le nom de PMMA ou Acrylique, est un matériau thermoplastique courant. Il est visuellement transparent, ce qui lui vaut le nom de Verre Acrylique. Plusieurs marques déposées comme Plexiglas, Lucite et Perspex utilisent ce matériau. Il possède une haute résistance à la flexion et à la traction, une tolérance aux UV et une résistance à l'abrasion.
Applications de l'acrylique pour l'usinage CNC :
Lumières LED
Architecture
Électronique
Applications industrielles
Pièces d'éclairage automobile
Polycarbonate (PC)
Les polycarbonates (PC) sont quelque peu similaires aux acryliques PMMA, car certains grades de matériaux en polycarbonate peuvent être visuellement transparents. Ils ont une très haute machinabilité, ce qui facilite leur moulage en différentes pièces.
Applications du polycarbonate :
Lumières de dôme
Composants d'isolation
Dielectriques
Clôtures acoustiques
impression 3D
DVD
Lunettes et lunettes de soleil
Noryl (PPO)
Noryl est un mélange d'une résine plastique, comme le PPO ou le PPE, et de polystyrène. Le matériau résultant possède une bonne stabilité dimensionnelle, une bonne machinabilité et une faible densité. Noryl peut également résister à des températures élevées et intégrer des propriétés d'isolation électrique.
Applications de Noryl :
Électrodes
Équipements électriques
Pompes à eau
Polypropylène (PP)
Le polypropylène (PP) est le plastique le plus produit après le polyéthylène. C'est un matériau robuste et il possède une excellente résistance chimique et thermique. La haute résistance et la rigidité du propylène en font un matériau idéal pour les systèmes de distribution d'eau pure. Il est également résistant à la lixiviation chimique et à la corrosion.
Applications du propylène :
Plomberie potable
Chauffage hydronique
Équipements de laboratoire
Capsules de bouteilles
Bouteilles
Fûts
Unités d'entraînement de haut-parleurs
Téflon (PTFE)
Polytétrafluoroéthylène, communément appelé Téflon, est un polymère populaire. C'est un matériau hydrophobe insensible à l'eau ou aux liquides à base d'eau. Il possède un coefficient de friction extrêmement faible, inférieur à celui de la plupart des autres solides.
Applications du Téflon pour les projets d'usinage :
Isolation de fils
Joints d'étanchéité pour roulements
Instruments de musique
Accessoires de cuisine
Polyéthylène Haute Densité (PEHD)
Polyéthylène Haute Densité (PEHD)
Le PEHD, également connu sous le nom de PEHD, est un polymère thermoplastique courant. Il possède une haute résistance à la corrosion et un rapport résistance/masse élevé. Il est couramment recyclé et consommé en grande quantité à l'échelle mondiale.
Applications :
Tuyaux
Bouteilles
Bidons d'essence
Jerricans de lait
Polyéthylène de haute masse molaire (UHMWPE)
L'UHMWPE, également appelé polyéthylène à haut module, est un type de polyéthylène thermoplastique. Sa résistance en fait le matériau thermoplastique le plus résistant aux chocs. Il est également chimiquement résistant à la plupart des acides et des alcalis.
Applications courantes :
Fibres pour parachutisme et lignes de pêche
Matériau biomédical pour implants médicaux
Infrastructures marines
Nylon
Le nylon est un thermoplastique avec une texture semblable à la soie. Les propriétés physiques du nylon varient considérablement avec l'ajout de différents matériaux. Certains types courants sont nylon 6, 66, 510 et 1.6.
Applications :
Vis, engrenages et joints d'étanchéité pour machines
Pièces composites pour automobiles
Armes à feu
Brosses à dents
Taille-haies électriques
Autres plastiques
Le polyétheréthercétone (PEEK) possède une grande résistance aux substances corrosives et un point de fusion élevé, ce qui en fait un matériau populaire pour l'usinage de pièces et divers autres projets.
Autres plastiques pouvant être usinés par CNC sont :
Polyfluorure de vinylidène (PVDF)
Polyétherimide – Ultem (PEI)
Phénoliques (Bakelite)
Bois
Bois
Le bois, comme le contreplaqué et le bois massif, était autrefois populaire dans l'usinage CNC. Cependant, des facteurs environnementaux, de disponibilité et de coût ont déplacé l'attention vers les métaux et les plastiques. Malgré ce changement, le bois reste un matériau populaire pour l'usinage CNC dans certaines industries.
Applications :
Cadres de meubles
Sculptures
Pieds pour tables, chaises et lits
Pièces de décoration
Mousses
Le choix du matériau pour l'usinage CNC ne se limite pas aux matériaux durs. Même des substances plus molles comme les mousses rigides et de sculpture sont d'excellents matériaux pour l'usinage CNC dans des applications industrielles.
Applications de l'usinage CNC de mousse :
Éléments d'emballage
Isolations
Objets de décoration
Accessoires
Céramiques
Céramiques
Les céramiques sont esthétiquement belles, et leurs propriétés physiques en font des matériaux idéaux pour diverses applications. Elles sont de bons isolants contre la chaleur et l'électricité et ont une grande résistance à la compression.
Applications pour l'usinage CNC de céramiques :
Pièces de décoration
Éléments isolants
Pièces de bijoux
Boîtiers pour composants électriques
Composites
Les composites, tels que la FRP, sont devenus courants de nos jours en raison de leurs propriétés mécaniques exceptionnelles, de leur capacité à résister à des charges ponctuelles en surface, à leur résistance à la traction, et à bien d'autres facteurs. Ce sont les meilleurs matériaux si le travail nécessite une solution robuste, durable et à faible coût.
Applications :
Pièces décoratives comme les fontaines
Remplacement de verre
Applications aéronautiques comme radar et antennes
Pièces pour l'industrie aéronautique
Sports
Palmes d'éoliennes
Conseils pour optimiser la sélection des matériaux pour l'usinage CNC
Alors, comment pouvez-vous améliorer le processus de sélection des matériaux et ajouter plus de valeur à votre projet ?
Allez au-delà des métaux
De nombreux fabricants regardent immédiatement les métaux lorsqu'ils pensent à un projet d'usinage CNC. Ces dernières années, les matériaux non métalliques ont offert un meilleur rapport qualité-prix en proposant des propriétés physiques similaires à celles des métaux à un coût inférieur. Ils sont également plus faciles à usiner.
Choisir les bonnes qualités de matériaux
De nombreux matériaux existent en différentes qualités. Lorsque vous choisissez un matériau pour votre projet, disons de l'acier ou de la mousse, choisissez la qualité la plus adaptée de ce matériau, car elles peuvent varier considérablement dans leurs propriétés. Par exemple, la mousse rigide et la mousse de sculpture ont des usages différents en tant que pièces finies en raison de leurs propriétés distinctes.
Filtration de la poussière
De nombreux matériaux, tels que les composites, le bois, et même les métaux, génèrent une poussière excessive lors de l'usinage CNC. Une poussière excessive peut nuire à la main-d'œuvre et même aux pièces finies. Dans de nombreux cas, notamment dans l'aérospatiale, les composants aéronautiques et les applications de R&D, la propreté est essentielle. Lors du choix de matériaux générant de la poussière, suivez les protocoles appropriés de suppression de poussière pour assurer un environnement de travail sûr et préserver l'intégrité des pièces finies.
Quel est le meilleur matériau pour un projet d'usinage CNC ?
Aucun matériau unique ne peut être considéré comme le meilleur pour tous les projets d'usinage CNC. Différents matériaux ont des propriétés et des usages distincts, bien que l'aluminium soit le plus utilisé car ses propriétés sont flexibles et adaptées à la plupart des exigences.
Conclusion
Choisir le bon matériau pour l'usinage CNC peut être intimidant en raison des nombreuses options disponibles. Aluminium l'aluminium est un excellent choix pour sa légèreté, sa résistance et sa machinabilité, tandis que l'acier inoxydable est idéal pour les pièces qui doivent être durables et résistantes à la corrosion. D'autres matériaux, tels que le titane, le laiton et le bronze, sont également des options viables pour des applications spécifiques. Le meilleur matériau pour l'usinage CNC dépendra des exigences d'un projet donné. Lors de la sélection d'un matériau pour l'usinage CNC, considérez les propriétés et la performance du matériau, ainsi que son coût.
Choisir le bon matériau est la première étape. Mais utiliser les bons services d'usinage CNC est également une décision cruciale. XTJ est la meilleure solution disponible à cet égard. En tant que fournisseur de services d'usinage CNC de premier plan, XTJ peut gérer toutes les exigences du projet et offre tous les matériaux dont vous pourriez avoir besoin.
Foire aux questions (FAQ).
Voici les réponses à certaines questions fréquemment posées concernant le choix du meilleur matériau pour un processus de fabrication CNC :
1. Quel est le matériau le plus couramment utilisé pour l'usinage CNC ?
Les matériaux couramment utilisés pour la fabrication CNC sont l'acier, l'aluminium et les plastiques.
2. Quels sont les matériaux les plus durs à usiner en CNC ?
Les variantes d'alliages traités thermiquement telles que l'acier allié et l'alliage à base de cobalt sont généralement les matériaux les plus durs à usiner.
3. Quel matériau d'usinage CNC a la meilleure machinabilité ?
L'acier à usinage libre est un matériau qui possède la meilleure machinabilité. Les matériaux comme les plastiques et les composites sont plus faciles à couper mais peuvent réagir négativement aux températures élevées générées lors du processus de coupe.
4. Quel est le matériau le plus durable pouvant être usiné en CNC ?
L'acier maraging est le matériau le plus durable pour l'usinage CNC.
XTJ est un fabricant OEM leader dédié à fournir des solutions de fabrication tout-en-un de Usinage de l'aluminium 6061 du prototype à la production. Nous sommes fiers d'être une entreprise certifiée ISO 9001 en gestion de la qualité et déterminés à créer de la valeur dans chaque relation client. Nous y parvenons par la collaboration, l'innovation, l'amélioration des processus et un travail exceptionnel.lication : Industrie automobile, Vélo et moto, Portes et fenêtres et mobilier, Appareils ménagers, Compteur de gaz, Outils électriques, Éclairage LED, Pièces d'instruments médicaux, etc.
