Le choix de la bonne méthode d'outillage dépend de votre budget, de la complexité de la pièce, du type de matériau, du volume de production et du calendrier. À partir de cet article, vous comprendrez facilement la principale différence entre les outils durs et souples. Vous pouvez choisir la meilleure méthode d'outillage pour vos processus de fabrication après avoir compris les limites et les atouts des méthodes d'outillage dur et souple.

Qu'est-ce que l'outillage dans la fabrication

Dans le processus de fabrication, la méthode d'outillage fait référence au processus de développement d'une conception puis de production d'outils, de montages, de moules et de matrices précis pour la production de pièces. Ces outils précis et flexibles sont fabriqués pour convertir la matière première en produit souhaité par façonnage, découpe et formage.

Outillage souple

L'outillage souple, également connu sous le nom d'outillage flexible, est formé de matériaux souples et ductiles comme l'aluminium, le silicium, la fibre de verre et la fibre de carbone. Les modèles principaux sont utilisés pour traiter des outils souples au lieu d'usiner à partir de métaux. Pour la production en faible volume, l’outillage logiciel fait également office de prototype. L'outillage souple offre une durabilité à long terme et est un outillage flexible et rentable.

Qu'est-ce qu'un exemple d'outil logiciel ?

L'outillage souple pour les processus de fabrication comprend des moules en silicium, en fibre de carbone et en fibre de verre, ainsi que des moules en aluminium conçus pour les procédures de moulage par injection et de coulée d'uréthane [4].

Le moule en aluminium pour le moulage par injection est un exemple d’outillage souple.

Outillage dur

L'outillage dur fait référence à des moules en matériau dur et durable pour le processus de fabrication. Les matériaux d'outillage durs impliquent de l'acier ou des alliages de nickel. Ces outils sont des outils peu coûteux qui peuvent produire de grandes pièces sans remplacement ni entretien. Ces méthodes d'outillage dur subissent moins d'usure et produisent une production de pièces cohérente, durable et critique.

Exemples d'outillage dur

• Moules en acier et alliages de nickel développés pour le moulage par injection.
• Moule multi-empreintes.
• Les moules en matériaux durs peuvent subir des températures élevées pour traiter des matériaux comme le PEEK et le PEL [5].

Moulage par injection d'acier.

Vidéo YouTube sur les outils logiciels et les outils durs.

www.youtube.com/watch?v=7n1T3zDHmG4&pp=ygUcc29mdCB0b29saW5nIHZzIGhhcmQgdG9vbGluZw%3D%3D

Matériaux d'outillage souple : adopter la flexibilité et la polyvalence

Les matériaux souples offrent un outillage flexible et offrent une polyvalence dans la production de pièces. Les matériaux d'outillage souples facilitent le travail par rapport aux matériaux durs et constituent un outillage rentable. Les outils en matériaux souples comprennent l'aluminium, le caoutchouc, le silicone et le polyuréthane.

Silicone

Les moules de coulée en uréthane sont développés à partir de silicone. Le silicone est surtout connu pour sa capacité à s’adapter à des formes complexes et sa facilité de fabrication. Il présente une bonne résistance à la déchirure et fonctionne bien à des températures élevées.

Caoutchouc

Les caoutchoucs permettent un outillage de précision et un outillage flexible. Les caoutchoucs peuvent varier pour différents niveaux de dureté. Les caoutchoucs offrent une bonne élasticité et une bonne résistance à la déchirure. Les moules en caoutchouc sont considérés comme adaptés au moulage de matériaux tels que différentes résines, plâtres et béton.

Moule en caoutchouc.

polyuréthane

En raison de ses bonnes propriétés mécaniques, le polyuréthane est largement utilisé dans la production de pièces industrielles pour les applications automobiles et aérospatiales. Le polyuréthane est utilisé comme outil souple en raison de sa résistance à l’abrasion et de sa ténacité. Le polyuréthane peut facilement reproduire des détails complexes et fins.

Moule en polyuréthane.

Applications de l'outillage souple

L'outillage souple est considéré comme adapté à de vastes applications en raison de sa rentabilité, de sa production de pièces plus importantes et de sa facilité de fabrication. Certaines applications importantes de l'outillage souple dans les processus de fabrication sont discutées ci-dessous.

Prototypage

Outillage souple dans le processus de fabrication rapide de moules et de pièces, ce qui rend son utilisation étendue. L'outillage logiciel permet aux ingénieurs de tester facilement la fonctionnalité de conception et de la modifier si nécessaire à un coût faible et efficace par rapport à l'outillage dur.

Production à faible volume

La production de pièces en faible volume est facile grâce à un outillage souple dans lequel les fabricants produisent de petits lots de pièces efficaces et rentables. Les matériaux de cette méthode d'outillage peuvent être utilisés pendant longtemps sans remplacement.

Vidéo YouTube sur les outils de production à faible volume.

www.youtube.com/watch?v=LPx4nPWVOnQ&t=32s&pp=ygUcc29mdCB0b29saW5nIHZzIGhhcmQgdG9vbGluZw%3D%3D

Contre-dépouilles

Les pièces géométriques complexes présentant une contre-dépouille peuvent nécessiter une manipulation et un matériau spéciaux. Les matériaux d'outillage souples comme le silicone et les caoutchoucs sont flexibles et permettent à l'échantillon de refroidir efficacement sans se fissurer. Cette méthode d'outillage permet également de faciliter le retrait de l'échantillon après préparation.

Avantages de l'outillage souple

L'outillage souple permet d'utiliser des outils flexibles, précis et à un prix raisonnable. Dans les situations où la rapidité, les éléments cruciaux, l’adaptabilité et la rentabilité sont primordiaux, l’outillage logiciel joue un rôle particulièrement important. Pour le processus de fabrication de grandes pièces ou de petits lots, l'outillage souple est crucial car il a des délais d'exécution rapides et est flexible.

Maîtrise des coûts

Le caoutchouc, le silicium et le polyuréthane sont moins chers que les autres matériaux durs.

Souplesse

La considération clé présente dans l’outillage logiciel est la flexibilité de conception dynamique et l’évolution. La flexibilité de l'outillage souple facilite la fabrication de la conception, puis la modification de la conception est également facile.

Délais d'exécution rapides

Une réponse rapide, des prototypes rapides et une itération rapide sont la clé pour les projets du marché. La capacité d’exécution rapide rend tout ce qui précède facile pour l’outillage logiciel.

Limites de l'outillage logiciel

Bien qu'il présente des avantages, les limites de l'outillage logiciel doivent être prises en compte. Les limitations incluent une stabilité des dimensions moins précise, le fait qu'il ne résiste pas aux rigueurs de la production en plus grand volume et qu'il est moins durable. Toutes les limitations sont discutées ci-dessous.

Peut présenter des tolérances dimensionnelles moins précises par rapport à l'outillage dur

Les matériaux d'outillage souples sont flexibles et entraînent de petites tolérances dimensionnelles par rapport aux matériaux d'outillage durs.

Les matériaux souples peuvent ne pas résister aux rigueurs d’une production en grand volume

Certains matériaux d'outillage souples comme l'aluminium et la fibre de verre ne conviennent pas à la production de grandes pièces car ils n'ont pas suffisamment de résistance à la déchirure et à l'usure.

Durabilité limitée

Les matériaux d'outillage souples dans le processus de fabrication sont utilisés pour produire 100 ou 1000 XNUMX pièces uniquement. La durabilité moindre des matériaux souples rend leur durée de vie inférieure à celle des matériaux d'outillage durs.

Matériaux d'outillage dur : allier résistance et précision

Les hautes performances et la durabilité des matériaux d'outillage durs permettent un travail efficace comme matrices, moules et autres outils de fabrication. Ces matériaux d'outillage permettent un outillage de précision, une production en grand volume et des résultats reproductibles.

Acier

Différentes qualités d'acier sont utilisées comme matériaux d'outillage durs, notamment l'acier inoxydable, l'acier à outils, l'acier allié et autres. L'acier est un bon matériau d'outillage car il présente une bonne résistance à l'usure, de bonnes propriétés thermiques et une bonne dureté. Les aciers peuvent produire des millions de pièces.

Aluminium

L'aluminium est plus souple et plus léger que l'acier, ce qui facilite son montage et sa manipulation. N'est pas aussi bon que l'acier dans la production à grand volume, mais l'acier peut permettre une production à grand volume.

Carbure

Le composite de cobalt et de carbure de tungstène est connu sous le nom de carbure. C'est un matériau très dur qui aide à couper et à usiner des matériaux durs. Le carbure est considéré comme idéal pour l’usinage en raison de sa grande durabilité et de son excellente résistance à l’usure.

Outillage dur en carbure de différentes formes. s

Applications de l'outillage dur

Le processus de fabrication nécessite un outillage dur là où l'outillage souple atteint ses limites, nous passons à un outillage dur. L'outillage dur offre une durabilité élevée, une tolérance serrée, une géométrie complexe et une production en grand volume. Nous en discuterons ci-dessous.

Production à grand volume

La production d’une grande quantité de pièces peut être réalisée avec précision et constante.

Tolérances étroites

Géométrie complexe avec une tolérance dimensionnelle élevée.

Géométries complexes

Des géométries complexes avec des caractéristiques complexes peuvent facilement être conçues et traitées.

Avantages de l'outillage dur

L'outillage dur offre un délai de livraison plus long et des coûts initiaux plus élevés par rapport à l'outillage souple. L'outillage dur offre une précision des dimensions, une durabilité et une production en grand volume qui sont discutées ci-dessous. En comparant les avantages et les limites de l'outillage dur par rapport à l'outillage souple dans le processus de fabrication, nous choisirons celui qui nous convient le mieux.

Précision dimensionnelle

La précision dimensionnelle est assurée par la dureté et l’endurance exceptionnelle des matériaux d’outillage durs.

Durabilité

La grande durabilité des matériaux d’outillage durs permet une production importante de pièces.

Production à grand volume

Une durabilité élevée et une excellente résistance à l'usure permettent aux matériaux d'outillage durs de fabriquer des millions de pièces au cours de leur durée de vie, ce qui en fait des outils à faible coût avec une production en grand volume.

Limites de l'outillage dur

La limitation de l'outillage dur nous empêche de choisir un outillage dur. Les principales limites de l’outillage dur sont les coûts initiaux élevés et les délais de livraison plus longs, abordés ci-dessous.

Coûts initiaux élevés

L'outillage dur a un coût initial plus élevé que l'outillage souple en raison de facteurs tels que le matériau, la configuration, la production et la conception.

Délais plus longs

L'outillage dur implique un délai de conception et de traitement plus long que l'outillage souple. Implique également des post-traitements comme les traitements thermiques.

Quelle est la différence entre les outils souples et durs ?

Considérations relatives aux coûts : répartition des coûts d'outillage souple et d'outillage dur

Le coût initial de l’outillage souple est inférieur à celui de l’outillage dur, raison évoquée ci-dessous. Le coût maintenu de l’outillage souple est élevé par rapport à l’outillage dur, qui est également discuté ci-dessous.

Coûts d'investissement initiaux

Les matériaux d'outillage durs comme l'acier à l'aluminium et le carbure et leur usinage sont coûteux par rapport aux matériaux d'outillage souples, notamment le silicium polyuréthane et le caoutchouc.

Coûts de maintenance courants

Le silicone, le caoutchouc et le polyuréthane sont flexibles et moins durables, c'est pourquoi ils ne sont utiles que pour 100 à 1000 XNUMX pièces au cours de leur durée de vie. Le remplacement et l’entretien de ce matériau sont élevés par rapport aux matériaux durs qui sont plus durables et présentent une excellente résistance à l’usure.

Un cadre de prise de décision : sélectionner la bonne méthode d'outillage

Il y a toujours certaines considérations que nous devons garder à l’esprit lors de la sélection de la méthode d’outillage précise. Certains facteurs sont discutés ci-dessous pour illustrer ce qui est le meilleur entre l'outillage souple et l'outillage dur.

Volume de production

L'outillage dur a une excellente résistance à l'usure et est durable, c'est pourquoi il présente un volume de production élevé.

Budget

L'investissement initial pour l'outillage dur est élevé, mais pour une production à long terme et en série, l'outillage dur est rentable. Bien que l'investissement initial dans les outils logiciels soit faible, la maintenance est élevée.

Complexité de la pièce

L'outillage dur rend difficile la génération de géométries complexes, mais l'outillage souple, grâce à sa flexibilité et sa simplicité de fabrication, peut produire facilement des pièces complexes.

Tolérances souhaitées

La flexibilité et la moindre durabilité du matériau d'outillage souple rendent sa tolérance dimensionnelle inférieure à celle de l'outillage dur.

Exigences relatives aux délais de livraison

Les délais de livraison sont élevés pour les outillages durs, car ils nécessitent plus de temps pour le traitement, les traitements thermiques et la conception.

QFP

Outillage souple en tôle vs outillage dur

L'outillage souple en tôle est facile, donne un faible volume de production, est rentable et convient aux prototypes, mais s'use facilement et est moins précis. L'outillage dur implique des coûts initiaux élevés, un usinage difficile et un temps de production important, mais donne des dimensions précises, une excellente stabilité dimensionnelle et une durabilité élevée.

Usinage CNC Outillage souple vs Outillage dur

L'usinage CNC de matériaux souples est facile et peut produire facilement des formes complexes mais se déformer ou se déchirer facilement par rapport à l'outillage dur.