Même avec l'avènement de nouvelles technologies telles que l'impression 3D, l'usinage CNC reste l'une des méthodes les plus économiques pour produire des biens à la demande. Cela s'explique par les nombreux avantages que l'usinage CNC offre aux entreprises, notamment des pièces de haute qualité avec de faibles tolérances et une précision, ainsi que des délais de fabrication rapides. La rapidité de livraison garantit que les entreprises reçoivent leurs pièces commandées rapidement, réduisant ainsi le délai de mise sur le marché.
Alors, quels sont les facteurs qui influencent le coût de l'usinage CNC ? Comment puis-je réduire ces coûts ? Lisez la suite, car nous vous fournissons d'excellentes informations qui répondent à ces questions.
Qu'est-ce que l'usinage CNC ?
qu'est-ce que l'usinage CNC
Après avoir établi l'importance de comprendre les coûts de l'usinage CNC, il est essentiel d'approfondir le cœur même de l'usinage CNC. CNC, ou commande numérique par ordinateur, est une technique de fabrication qui utilise des outils de coupe automatisés et à grande vitesse pour former des formes à partir de métaux et de plastiques. Les tours, fraiseuses, et machines à fraiser avec 3, 4, et 5 axes sont des exemples de machines CNC standard.
La principale différence entre elles réside dans la façon dont elles coupent la pièce ou la pièce à usiner. Par exemple, la pièce peut se déplacer dans une direction linéaire avec l'outil, tourner et se déplacer avec l'outil, ou l'outil de coupe et la pièce peuvent se déplacer simultanément.
Un modèle de conception assistée par ordinateur, ou CAO, est utilisé pour créer les informations de géométrie de la pièce pour l'usinage. De plus, un machiniste expert programme les trajectoires d'outil d'une machine CNC en fonction de la géométrie des pièces usinées finies.
Presque toutes les industries, y compris la médecine, l'aérospatiale, l'électronique et la robotique, ont besoin de pièces usinées sur mesure par CNC. Les machines CNC peuvent couper presque tous les alliages métalliques et plastiques rigides avec une grande précision et reproductibilité.
Facteurs influençant les coûts de l'usinage CNC
moules usinés par CNC
L'usinage CNC est un processus complexe impliquant divers aspects qui impactent directement le coût global. Comprendre ces facteurs est crucial pour les entreprises cherchant à optimiser leurs opérations et à gérer efficacement leurs dépenses. Examinons les principaux facteurs qui affectent les coûts d'usinage :
Sélection des matériaux
Le choix du matériau a un impact significatif sur le coût global d'un projet d'usinage CNC. Des facteurs tels que les propriétés du matériau, la machinabilité et la tarification du marché influencent considérablement les dépenses. Les matériaux haute performance comme le titane ou l'acier inoxydable, prisés pour leur résistance et leur durabilité, sont plus coûteux que les plastiques ou les métaux plus tendres. La facilité d'usinage joue également un rôle crucial ; les matériaux plus durs augmentent l'usure des outils et le temps d'usinage, ce qui augmente les coûts.
De plus, le marché des matières premières influence les prix, avec des fluctuations de disponibilité et de demande affectant les coûts. En outre, le niveau de post-traitement nécessaire pour certains matériaux afin d'obtenir les finitions souhaitées peut encore augmenter la dépense. Équilibrer les attributs du matériau avec l'efficacité des coûts est essentiel en usinage CNC pour garantir à la fois des performances optimales et une faisabilité économique.
Complexité de la conception
En ce qui concerne le coût des pièces ou composants usinés par CNC, la complexité des pièces est un facteur majeur. Cette complexité se manifeste sous diverses formes, chacune ajoutant aux dépenses de production de manière distincte. Les géométries complexes, par exemple, nécessitent une programmation CNC sophistiquée et un contrôle précis, prolongeant les temps de configuration et nécessitant souvent l'utilisation de centres d'usinage multi-axes plus coûteux.
La nécessité d'atteindre des tolérances strictes est une autre facette où la complexité augmente le coût. Atteindre ces niveaux de précision exige non seulement des machines avancées, mais aussi des opérateurs hautement qualifiés. Ce processus centré sur la précision ralentit intrinsèquement l'opération d'usinage, augmentant ainsi le temps et les ressources consacrées à chaque pièce.
De plus, les caractéristiques complexes dans une conception peuvent nécessiter des outils et des méthodes spécialisés. Ces ressources spécialisées sont souvent coûteuses, tant en termes de coût des outils eux-mêmes que du temps supplémentaire nécessaire pour les utiliser efficacement.
En conséquence, plus une conception est complexe, plus l'impact sur les coûts d'usinage est important, résultant d'une combinaison d'utilisation d'équipements avancés, de main-d'œuvre qualifiée et de temps d'usinage prolongé.
Volume de production
La taille du lot et le volume dans les opérations CNC ont un impact direct sur les coûts d'usinage. Cet impact a une double nature. À mesure que les volumes de production augmentent, les économies d'échelle commencent à s'appliquer, rendant chaque pièce moins coûteuse en raison de la répartition des charges fixes telles que la configuration et les outils sur un plus grand nombre d'unités.
Cependant, l'équilibre entre le temps de configuration et le volume est crucial. En production à grand volume, le coût par pièce pour la mise en place est beaucoup plus faible, utilisant le temps de configuration de manière plus efficace et diminuant les charges globales. Au contraire, des lots plus petits signifient que les coûts et le temps de configuration représentent une part plus importante du coût total, augmentant le prix par composant. Trouver le bon équilibre entre volume et efficacité de configuration est essentiel dans l'usinage CNC.
Les fabricants s'efforcent de trouver un volume de production qui bénéficie des économies d'échelle sans entraîner un inventaire excessif ou des problèmes logistiques. Optimiser le volume de production est donc un choix stratégique qui influence fortement l'efficacité des pièces usinées par CNC en termes de dépenses financières.
Temps de fonctionnement de la machine
Lors du calcul des coûts de conception CNC, le temps d'usinage est une composante cruciale. Essentiellement, plus le temps pour usiner une pièce est long, plus le coût est élevé. Ce temps inclut non seulement le temps de coupe ou de cycle réel, mais aussi le temps de configuration, qui implique le changement d'outils et la préparation, ainsi que l'efficacité globale du processus de production.
Le temps de cycle, c'est-à-dire le temps passé dans l'usinage réel du composant, peut varier considérablement en fonction de la complexité de la pièce et du type de machine CNC utilisée. Les pièces complexes nécessitant un travail détaillé prendront naturellement plus de temps à usiner, augmentant le temps de cycle et donc le coût. De même, le temps de configuration peut représenter une part importante du temps total d'usinage, en particulier pour les petites séries où la configuration est une étape significative du processus.
Coûts de main-d'œuvre
Les dépenses d'usinage CNC sont principalement influencées par les coûts de main-d'œuvre, qui incluent la rémunération des ingénieurs en usinage CNC. Un usinage précis et productif nécessite des opérateurs compétents, maîtrisant la configuration CNC, la programmation et l'exploitation. Des coûts de main-d'œuvre supplémentaires peuvent être liés à des activités nécessitant beaucoup de travail ou à des exigences complexes pour les pièces. La clé pour réduire les coûts d'usinage CNC est de trouver un équilibre entre contrôle budgétaire et utilisation de personnel qualifié.
Coûts des machines CNC
Deux facteurs influencent les dépenses d'usinage : le coût initial d'une machine CNC et son utilisation annuelle prévue, généralement autour de 5000 heures. Les machinistes déterminent les tarifs en atelier, communément appelés le tarif d'usinage par heure, en divisant le prix des machines CNC par leur nombre d'heures d'utilisation annuelle totale. Ci-dessous, un tableau compare les prix de différents types de machines CNC.
Type de machine CNC Description Gamme de prix approximative (USD)
Fraiseuse CNC Utilisée pour des opérations de coupe et de perçage sur métal $10 000 – $60 000
Tour CNC Principalement utilisé pour des opérations de tournage $15 000 – $45 000
Routeur CNC Idéal pour couper des matériaux plus tendres comme le bois $3 000 – $20 000
Découpeur plasma CNC Utilisé pour couper du métal et d'autres matériaux $8 000 – $30 000
Laser CNC Outil de coupe de précision pour divers matériaux $10 000 – $70 000
Machine CNC 5 axes Machine avancée pour des géométries complexes $75 000 – $250 000
Machine CNC suisse Spécialisée pour des pièces de précision et complexes $30 000 – $100 000
Machine à rectifier CNC Utilisée pour les opérations de finition $20 000 – $80 000
Lors de l’évaluation des coûts d’usinage CNC, il est utile de considérer les services d’usinage CNC de RapidDirect. RapidDirect offre une combinaison unique d’efficacité des coûts et de fabrication de haute qualité, en utilisant une technologie avancée et un savoir-faire expert. Leur processus rationalisé garantit des prix compétitifs tout en maintenant des normes exceptionnelles, ce qui en fait un choix idéal pour divers besoins en usinage CNC.
Coûts additionnels
L'estimation des dépenses totales peut être impactée par des coûts supplémentaires liés aux procédures d'usinage CNC.
Outils de machine
Lorsque des fabrications CNC personnalisées sont nécessaires, les ateliers de machine doivent souvent utiliser des outils spécifiques. Bien que ces outils restent dans l'atelier après la production, les clients peuvent toujours supporter une partie des coûts des outils de machine. Cela est principalement dû à l'usure des outils pendant la production, un facteur qui devient particulièrement important lors du travail avec des matériaux à haute dureté.
Les coûts liés à l'achat, à l'entretien et au remplacement de ces outils de coupe ou outillages sont importants et impactent directement les dépenses globales d'usinage. La durée de vie d'un outil de coupe et le temps nécessaire pour les changements d'outils sont des facteurs critiques ; ils affectent non seulement le coût mais aussi l'efficacité de la production. L'usure régulière et la casse occasionnelle des outils nécessitent des remplacements fréquents, ce qui augmente la dépense. Par conséquent, une sélection soigneuse, un entretien régulier et une optimisation des outils de machine sont des stratégies clés pour réduire ces coûts.
Finition de surface
Choisir une finition de surface pour les pièces usinées en CNC est crucial pour répondre aux exigences fonctionnelles et esthétiques, mais cela impacte également considérablement les coûts. Les finitions plus complexes nécessitent des étapes d'usinage supplémentaires, des outils spécialisés et un temps prolongé, augmentant ainsi les dépenses. À l'inverse, des finitions plus simples sont plus économiques. Trouver un équilibre entre les résultats souhaités et les implications en termes de coûts est essentiel dans la conception et la planification de la production, surtout pour les matériaux nécessitant des techniques de finition spécifiques.
Prenez l'exemple des options de finition de surface pour l'aluminium ci-dessous.
Matériau Finition de surface Quantité Prix unitaire (Estimé) Délai de livraison (Estimé)
Aluminium Usiné 1 $15 – $30 2 – 5 jours
Aluminium Anodisation 1 $20 – $40 3 – 7 jours
Aluminium Sablage à la bille 1 $15 – $35 2 – 6 jours
Aluminium Polissage 1 $25 – $50 3 – 7 jours
Aluminium Peinture en poudre 1 $30 – $60 4 – 8 jours
Aluminium Electrolyse 1 $35 – $70 5 – 10 jours
Aluminium Brossage 1 $20 – $45 3 – 7 jours
Note : Veuillez noter que les valeurs ci-dessus sont données à titre indicatif uniquement. Pour des informations détaillées et spécifiques, nous vous encourageons à contacter directement RapidDirect.
Timing
Le timing en usinage CNC concerne non seulement l'efficacité de la production mais aussi l'urgence des demandes du client. Bien que des machines avancées à haute vitesse puissent réduire le temps de production, ce qui peut potentiellement diminuer les coûts globaux, la situation change lorsque la fabrication accélérée est requise. Les clients demandant des délais plus courts doivent souvent payer des frais d'urgence, reflétant les ressources supplémentaires et la priorité nécessaires pour respecter des délais plus courts. Cela peut augmenter considérablement le coût, surtout pour des commandes volumineuses ou complexes. Trouver un équilibre entre la rapidité de la production et ces coûts d'urgence est crucial pour les fabricants et les clients, impactant le coût final des pièces usinées en CNC.
Frais d'expédition
Le coût d'expédition est souvent influencé par plusieurs facteurs, notamment la taille et le poids des pièces, car les articles plus lourds entraînent des coûts d'expédition plus élevés. De plus, le mode d'expédition et l'emballage sont d'autres facteurs déterminant le montant à payer pour l'expédition des pièces usinées en CNC et, par extension, le coût total de l'usinage CNC.
Stratégies pour réduire les coûts d'usinage CNC
outils de coupe CNC
Pour réduire les coûts CNC, une stratégie globale qui maximise plusieurs domaines du processus de production est nécessaire. De plus, les fabricants peuvent optimiser leurs efforts d'optimisation des coûts et atteindre une efficacité accrue en mettant en pratique ces stratégies d'économie :
Optimisation de la conception pour la fabricabilité
Concevoir des pièces pour la fabrication est essentiel pour réduire les coûts lorsqu'il s'agit des différentes applications de l'usinage CNC.
Cela implique de concevoir des pièces avec des géométries plus simples pour réduire les opérations d'usinage complexes et l'usure des outils, raccourcissant ainsi le temps et les coûts de production.
Ajuster les tolérances à des niveaux pratiques peut également réduire considérablement les dépenses. Des tolérances plus strictes exigent souvent des processus d'usinage plus précis et donc plus coûteux.
Un choix réfléchi des matériaux et l'évitement de conceptions nécessitant un outillage étendu et coûteux sont également essentiels.
Collaborer avec des experts en usinage lors de la phase de conception garantit que la conception est non seulement réalisable mais aussi réalisée de manière rentable.
Ces mesures permettent non seulement de rationaliser le processus de fabrication mais aussi d'optimiser l'utilisation des matériaux et de réduire les déchets. Elles génèrent des économies substantielles tout en maintenant la qualité et la fonctionnalité des composants usinés CNC.
Choix des matériaux et analyse coûts-avantages
Choisir des matériaux qui équilibrent abordabilité et exigences fonctionnelles peut réduire considérablement les coûts des matières premières. La standardisation des matériaux à travers les gammes de produits minimise les déchets, optimise l'efficacité de l'usinage et simplifie l'approvisionnement. Les considérations clés dans le choix des matériaux incluent le coût, la disponibilité et la compatibilité avec l'usinage. Cette approche prudente réduit non seulement les dépenses directes en matériaux mais améliore également la productivité globale des opérations.
Ci-dessous, un tableau montrant le matériau sélectionné en fonction de la finition de surface et du prix estimé.
Matériau Finition de surface Quantité Prix unitaire (estimé) Délai de livraison (estimé)
Aluminium Usiné 1 $30 – $50 2 – 5 jours
10 $25 – $45 5 – 10 jours
100 $20 – $40 10 – 20 jours
1000 $15 – $35 20 – 40 jours
Acier inoxydable Usiné 1 $40 – $60 3 – 7 jours
10 $35 – $55 7 – 14 jours
100 $30 – $50 15 – 30 jours
1000 $25 – $45 30 – 60 jours
Acier usiné 1 $35 – $55 2 – 6 jours
10 $30 – $50 6 – 12 jours
100 $25 – $45 12 – 24 jours
1000 $20 – $40 24 – 48 jours
Laiton usiné 1 $30 – $50 2 – 5 jours
10 $25 – $45 5 – 10 jours
100 $20 – $40 10 – 20 jours
1000 $15 – $35 20 – 40 jours
Cuivre usiné 1 $35 – $55 3 – 7 jours
10 $30 – $50 7 – 14 jours
100 $25 – $45 15 – 30 jours
1000 $20 – $40 30 – 60 jours
ABS usiné 1 $50 – $100 2-5 jours
10 $20 – $40 5-10 jours
100 $10 – $20 10-15 jours
1000 $5 – $10 15-20 jours
Nylon usiné 1 $60 – $120 2-5 jours
10 $30 – $60 5-10 jours
100 $15 – $30 10-15 jours
1000 $10 – $20 15-20 jours
POM (Delrin) usiné 1 $70 – $140 2-5 jours
10 $40 – $80 5-10 jours
100 $20 – $40 10-15 jours
1000 $15 – $30 15-20 jours
Note : Veuillez noter que les valeurs ci-dessus sont données à titre indicatif uniquement. Pour des informations détaillées et spécifiques, nous vous encourageons à contacter directement RapidDirect.
Éviter les Finitions de Surface Multiples
Certains matériaux nécessitent moins de polissage de surface car ils sont très usinables. L'aluminium est un exemple de ce type de matériau. Lorsqu'ils sont disponibles et réalisables, il est conseillé de les utiliser. Il est important de noter que les processus de finition augmentent les coûts d'usinage CNC. Donc, dans les situations où vous pouvez utiliser des finitions telles qu'usiné tel quel, il est préférable de le faire car cela offre la meilleure finition CNC.
Néanmoins, certains traitements de surface spécifiques sont nécessaires pour améliorer les qualités d’un composant. Ceux-ci incluent le film chimique, le sablage, l’électropolissage et l’anodisation. Mais n’utilisez ces finitions que lorsque cela est nécessaire.
Un autre facteur qui augmente le coût de la finition de surface est l’utilisation de plusieurs finitions sur les différentes surfaces d’un composant. Certains chefs de projet, par exemple, utilisent le chromage dans certaines zones et le sablage dans d’autres. Ainsi, si possible, essayez de maintenir des critères de finition cohérents sur l’ensemble du composant.
Exploitation des Économies d'Échelle
Une augmentation du volume de production entraînera une réduction exponentielle du coût d’un processus d’usinage CNC. Essayons de voir cette proposition de réduction des coûts sous un angle plus favorable. Supposons que nous ayons une pièce unique $40. À 10 pièces produites, le coût unitaire de cette pièce diminuera à environ $12,5.
De même, avec 100 pièces, le coût par unité de la pièce diminuera à environ $8,79. En conclusion, le coût par unité peut être réduit de plus de 60% en augmentant les commandes de fabrication de une à 100 unités. Parce que toutes les variables impliquées dans le processus restent les mêmes, des baisses se produisent. C’est-à-dire que, que ce soit pour la fabrication de dix, cinquante ou cent unités d’un composant, la conception CAD reste la même.
De plus, il ne sera pas nécessaire de choisir une configuration de machine différente pour différentes pièces. Pendant toute la durée du processus de production, les mêmes paramètres sont sélectionnés. Pour maximiser les économies d’échelle, il faut envisager de passer des commandes plus importantes pour bénéficier de ces économies.
Externalisation vs Production en interne
Lorsqu’il s’agit de réduire les coûts d’usinage CNC, la décision entre externalisation et production en interne est cruciale. Opter pour la production en interne implique des investissements importants dans l’achat de machines CNC et l’embauche ou la formation d’opérateurs qualifiés, entraînant des dépenses initiales et continues substantielles. En revanche, externaliser à un fabricant spécialisé transfère le coût de l’équipement et de la main-d'œuvre au prestataire de services. Vous payez principalement pour le service rendu, et non pour l’entretien des machines ou de la main-d'œuvre.
XTJ est un fabricant OEM de premier plan dédié à fournir des solutions de fabrication tout-en-un pour l'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 du système et nous sommes déterminés à créer de la valeur dans chaque relation client. Nous y parvenons grâce à la collaboration, à l'innovation, à l'amélioration des processus et à un savoir-faire exceptionnel.
