La Soupe aux Noix de Matrices et Moules

Décrire l'industrie des matrices et des moules comme étant vaste ou de grande envergure, c'est comme appeler un couteau suisse un tournevis sophistiqué. Matrices d'emboutissage progressif, outillage de presse plieuse, moules de soufflage, moules de moulage sous pression et matrices de forgeage : ce ne sont là que quelques-uns des produits usinés qu'une personne peut apprendre à construire en obtenant son certificat d'outillage et de matrice dans l'établissement professionnel et technique local. (que davantage de jeunes devraient poursuivre), un endroit qui contribue à faire tourner les roues de la civilisation.

Malgré le titre de cet article, il est loin d’être une plongée complète dans la fabrication d’outils. Cela nécessiterait plusieurs centaines de pages et la contribution de dizaines d’experts du secteur. Il fournira cependant un aperçu de la technologie d'usinage derrière les formes complexes et tridimensionnelles trouvées dans les moules d'injection plastique, ainsi que des conseils sur les logiciels nécessaires pour concevoir, simuler et optimiser ces assemblages sophistiqués.

En outre, une grande partie de ce qui est décrit ici s'applique également à d'autres applications de fabrication d'outils, telles que les matrices d'estampage utilisées pour former des panneaux de carrosserie automobile ou les moules pour l'emballage thermoformé qui a gardé votre dîner à emporter au chaud sur le chemin du retour hier soir. Il en va de même pour les outils de coupe, les machines CNC et les logiciels de FAO utilisés pour produire ces surfaces très précises, souvent de forme libre, qui sont tous tout aussi nécessaires pour produire les composants que l'on trouve dans des industries telles que l'aérospatiale et le médical. La question devient alors : qu’y a-t-il de si spécial dans le travail des matrices et des moules ?

Sean Shafer, responsable du segment du marché des matrices et des moules de Makino Inc., a quelques idées. Le constructeur de machines de Mason, Ohio, est bien connu pour sa présence dans cette industrie, et Shafer, ainsi que le directeur du marketing produit Dave Ward, travaillent dans l'entreprise depuis plus longtemps que de nombreux lecteurs n'ont leur permis de conduire. Les vétérans de l'industrie ont énuméré plusieurs différenciateurs clés entre ce type d'usinage et d'autres types d'usinage, à commencer par la complexité.

"Il y a eu beaucoup d'écrits ces derniers temps sur Tesla et Giga Press du groupe Idra, mais ce n'est que la pointe de l'iceberg", a déclaré Shafer. « L'industrie automobile dans son ensemble a compris l'intérêt de combiner plusieurs composants structurels en un seul moulage sous pression. Cela réduit le temps d’installation, réduit le poids et ajoute de la rigidité structurelle au véhicule.

Pourtant, comme l'a souligné Ward, la production de ces pièces nécessite des moules plus grands et plus profonds que par le passé, travail pour lequel les centres d'usinage à trois axes traditionnels sont moins productifs. « Vous devez pouvoir incliner la broche afin d'obtenir l'angle d'attaque le plus efficace et d'atteindre ces caractéristiques profondes sans avoir à faire sortir l'outil trop loin. Cette approche améliore non seulement la durée de vie de l'outil et l'état de surface, mais augmente considérablement les taux d'enlèvement de métal.

Ils parlent de centres d'usinage CNC à cinq axes, une technologie qui change la façon dont les ateliers de toutes sortes fabriquent des pièces. Makino a récemment élargi son offre dans ce domaine avec deux machines, la V100S et la D2, toutes deux « construites à partir de zéro spécifiquement pour les grands composants de moules et de matrices ». L'entreprise continue également de proposer une automatisation sous la forme de systèmes intégrés de robotique et de changement de palettes. En riant, Ward a noté : « Nous visitons beaucoup de magasins et il existe actuellement trois tendances principales : le cinq axes, le cinq axes et l'automatisation. »

L'usinage sur une fraiseuse à trois axes signifie que la fraise est toujours orientée perpendiculairement à la pièce à usiner, a souligné Ward. C'est parfait pour le perçage, le surfaçage et d'autres opérations d'usinage courantes, mais avec les cavités de moule, qui sont généralement usinées en finition à l'aide de fraises à bout sphérique, la pointe de l'outil effectue souvent une grande partie de la coupe. Malheureusement, les vitesses de surface se rapprochent de zéro à mesure que l’on se rapproche de ce « point nul », ce qui réduit considérablement les taux d’enlèvement de métal.

"Maintenant, si vous pouvez incliner cette fraise selon un angle comme avec une machine à cinq axes, vous coupez avec la périphérie de la bille", a déclaré Shafer. « Vous pourriez obtenir six flûtes efficaces au lieu d’une. Cela génère une bien meilleure action de cisaillement et, comme vous pouvez écraser l'outil, vous éliminez les vibrations et pouvez alimenter l'outil de manière beaucoup plus agressive. Ce sont de tels avantages qui font des centres d'usinage à cinq axes la machine-outil préférée dans de nombreux ateliers d'outillage et de moulage. C’est la seule solution, quelle que soit l’ampleur du travail que vous effectuez.