Qu’est-ce que l’outillage de production ? Détails expliqués

"L'outillage de production est la stratégie consistant à créer des outils précis et durables pour la fabrication, principalement le moulage par injection."  

La fabrication de n'importe quel composant de produit nécessite différents gabarits, accessoires, moules ou autres outils de traitement. Ici, le terme poutillage de production » fait référence à la disposition de tous les outils nécessaires au moulage par injection de pièces en plastique. C'est l'un des types de outillage dans la fabrication. 

Un outillage optimisé est important pour l’efficacité globale du cycle de production et la qualité des produits finaux. Ils rendent le processus stable et précis et garantissent les spécifications souhaitées en matière de fonctionnalité. 

Cet article présentera les différents aspects du processus d'outillage de production, y compris les avantages, les alternatives et la comparaison avec les solutions d'outillage rapides. 

Qu’est-ce que l’outillage de production ?

L'outillage de production concerne principalement les besoins en outillage de moulage par injection Le moulage permet de fabriquer des pièces ou des produits en plastique de grande taille à moindre coût que d'autres méthodes. Il nécessite toutefois un moule d'injection et d'autres outils.

Exemples :

• Moules d'injection
• Jigs
• Agencements
• Outils d'assemblage
• Vérification des jauges

Cette méthode d'outillage est la plus précise, car elle implique une série de tests avant la validation de chaque outil. En revanche, elle représente un investissement important. Toutefois, la production en série permet de réduire considérablement le coût d'outillage par pièce à mesure que le volume de production augmente.

L’objectif principal de la stratégie d’outillage de production est de faciliter la fabrication efficace de pièces en plastique conçues. Cela implique la conception, la fabrication, les tests et la finalisation d’outils de moulage par injection.

Le processus d'outillage de production 

Le processus d'outillage de production comporte différentes étapes car il nécessite une conception détaillée et un prototypage avant la production à grande échelle. Cela commence par la conception CAO du moule et d’un autre élément d’outillage. Ensuite, des méthodes de fabrication adaptées comme Usinage CNC et l'usinage EDM exécute la conception.

1. Création d'un design selon les besoins

Cette étape constitue la base de l’outillage et du processus de fabrication complet. Cela implique la conception du produit ou du composant final, des machines et des outils nécessaires. Les ingénieurs et les concepteurs utilisent des logiciels de conception informatique pour créer des modèles CAO. 

De plus, différents facteurs influencent le processus de conception. Certains facteurs sont la géométrie du produit prévu, les propriétés requises pour la fonctionnalité, le volume de production, etc.

2. Sélection des matériaux pour les moules et autres outillages

Le matériau du moule est sélectionné après la création du design. Ici, les considérations typiques pour la sélection sont la durabilité requise, le type de matériau (à mouler), le coût, les propriétés physiques et mécaniques, la conductivité thermique, etc.

Par conséquent, il existe trois options de matériaux populaires pour les moules à injection : l’aluminium, l’acier et le cuivre-béryllium.  Chacun de ces matériaux de moule excelle dans différents scénarios de production et offre des propriétés uniques. Par exemple, le taux de transfert thermique élevé de l’aluminium permet la production de volumes considérablement importants comme peut le faire un moule en acier. En même temps, les moules en acier sont bien plus durables que ceux en aluminium.

Les matériaux courants pour la fabrication de moules sont :

• Aluminium
• Acier
• Cuivre beryllium
• Acier P20
• H13 Acier
• Acier trempé

De plus, les moules sont souvent durcis après l'usinage pour améliorer leur dureté de surface à l'aide de procédés tels que le cémentage. Il améliore les différentes propriétés originales de l'alliage d'acier telles que la dureté, la résistance à l'usure, la résistance et même la qualité de surface dans certains cas. 

Le tableau suivant compare les différentes propriétés essentielles des matériaux d'outillage de production en trois catégories : élevée, modérée et faible :

Tableau : Matériaux de moulage par injection 

3. Fabrication d'outils

C'est l'étape où les outils sont réellement créés. Cela implique différentes techniques de fabrication pour exécuter la conception comme la CNC, EDM, Meulage et Coupe-fil.

EDM à fil

Chaque technique d'usinage avait un rôle différent dans la fabrication d'outils de production. Par exemple, l’usinage CNC est utilisé pour fraiser des moules ou des matrices complexes avec une grande précision. Par conséquent, l’EDM est particulièrement utile pour ajouter des détails fins aux métaux durs difficiles à usiner avec les méthodes traditionnelles.

De plus, les surfaces des cavités du moule, des matrices et des fixations doivent être lisses. Par conséquent, le meulage personnalisé des métaux et d’autres techniques de finition de surface sont utilisés pour atteindre le niveau de finition de surface souhaité. 

4. Tests et outillage de prototype

Une fois le moule et les autres outils prêts, il est important de tester leurs performances et leur efficacité en les intégrant dans des équipements compatibles. Cette étape est également connue sous le nom de Étape d'outillage rapide. Certains échantillons de produits finaux sont produits et différents domaines (tels que l'usure inégale et le comportement inattendu des matériaux) sont analysés en vue d'être améliorés avant la fabrication finale.

De plus, les moules sont testés dans différentes circonstances pour optimiser leurs performances et leur efficacité.

Quel est le coût de l’outillage dans la fabrication ?

Le frais d'outillage faire référence aux dépenses totales associées à la conception, à la création et à la maintenance des outils pour toute tâche de fabrication. 

Il comprend principalement :

• Coût de conception
• Coût matériel
• Coût d'usinage
• Coût de finition
• Coût d'assemblage
• Coût de livraison
• Variables telles que la complexité, les exigences de précision, les délais de livraison et autres coûts cachés 

Cependant, répartir ces coûts sur un grand volume de produits peut réduire le coût de production unitaire. De plus, le niveau de précision (tolérances) affecte également les coûts. Les outillages de haute précision destinés à des secteurs tels que l'aérospatiale et les dispositifs médicaux nécessitent souvent des tolérances strictes. En conséquence, le coût de l’outillage augmente.  

Points clés pour les coûts des outils de production

• Coûts initiaux élevés pour la conception, les matériaux et la fabrication des outils. De gros volumes peuvent justifier les coûts initiaux élevés en réduisant les dépenses unitaires.
• Des conceptions plus complexes augmentent les coûts en raison des exigences avancées d’usinage et de précision.
• La nécessité de remplacer les outils en raison de l’usure a un impact sur les coûts d’outillage à long terme. 
• Les coûts peuvent augmenter avec l’intégration de technologies avancées telles que des capteurs et des systèmes de contrôle. 

Quels sont les avantages des outils de production dans la fabrication ? 

• Durabilité des outils 

L'utilisation de matériaux de haute qualité et une approche de fabrication minutieuse créent des outils très durables pour les processus de fabrication, qu'il s'agisse d'un moule d'injection ou d'une matrice d'emboutissage. Par conséquent, les outils de production peuvent supporter jusqu’à des millions de cycles de production avec un entretien approprié.

• qualité constante

Cet outillage de précision garantit que chaque composant produit répond à des spécifications dimensionnelles et physiques strictes. Ainsi, il produit des articles uniformes à travers les lots. Cette cohérence est cruciale dans les applications où le moindre écart peut entraîner des problèmes fonctionnels importants. Par exemple, les composants automobiles et aérospatiaux.

• Efficacité de production

Les outils de production maximisent l’efficacité de la fabrication. La raison en est que les outils peuvent être personnalisés avec des fonctionnalités telles que des moules multi-empreintes ou des matrices complexes qui effectuent plusieurs opérations simultanément. En conséquence, cela réduit les temps de cycle et l’efficacité globale.

• Coût d'outillage unitaire inférieur

Bien que l’investissement initial dans l’outillage de production soit plus élevé que dans les autres méthodes d’outillage, les coûts unitaires d’outillage sont considérablement faibles en raison d’une capacité de production plus élevée. 

• Intégration technologique

Les outils de production modernes peuvent intégrer des technologies avancées, telles que l'automatisation, les capteurs et les systèmes de contrôle. Ces intégrations permettent une surveillance et des ajustements en temps réel pendant le processus de production.

Alternatives à l'outillage de production 

Tel que discuté, outillage de production Il s'agit de l'approche standard pour la fabrication d'outillages durables utilisés dans le moulage par injection et d'autres procédés de production. Selon le calendrier du projet et le volume de production, les fabricants peuvent également opter pour d'autres solutions d'outillage, telles que l'outillage rapide ou l'outillage de pontage.

Outillage Rapide

Pour les prototypes et la production en petite série, outillage de production est souvent plus coûteux que nécessaire. Dans ces cas-là, l'outillage rapide ou l'outillage de prototypage offrent une solution plus pratique en réduisant les coûts et les délais d'outillage pour des procédés tels que le moulage par injection, l'emboutissage et le poinçonnage.

Il arrive que les fabricants ou les concepteurs de produits aient besoin d'optimiser un produit existant ou de développer de nouveaux composants. Dans ce cas, ils ne souhaitent pas investir massivement dans l'outillage. L'outillage rapide représente alors la meilleure solution à moindre coût. Concernant plus spécifiquement l'outillage de moulage par injection, l'aluminium est le métal couramment utilisé pour le moule et l'acier pour les autres outils. 

Points clés: 

• L'outillage prototype est bien plus rapide que l'outillage conventionnel. Cela réduit le temps entre la conception, le prototype et la production.
• Son faible coût d’outillage profite aux productions en faible volume ou aux lots de prototypes.
• Ces tests approfondis permettent de réduire le risque de défauts ou de problèmes potentiels avant de s'engager dans la production à grande échelle.
• Il est plus facile d’apporter des changements et des modifications grâce au processus d’outillage rapide.

Outillage de pont

Cette stratégie ou solution d'outillage se situe au milieu si l'on compare son coût et son temps de production avec un outillage rapide et de production. Comme son nom l’indique, il fait le pont entre la phase de prototypage et les exécutions à grande échelle. Ainsi, il est utilisé dans des situations où les fabricants ressentent la possibilité de modifications de conception.

Prenons un exemple d'outillage de pont pour un projet de moulage par injection. Les industriels souhaitent produire des volumes considérables de moules une fois les prototypes validés, mais pas en gros volumes. La raison en est qu’ils ne savent pas exactement comment le marché va réagir et que le produit pourrait avoir besoin d’être ajusté après un certain temps.

Points clés:

• Cela accélère la transition du développement de produits à l’entrée sur le marché.
• L'outillage de pont est moins coûteux que l'outillage permanent ou de production. En conséquence, il est rentable pour des volumes de production modérés.
• Les fabricants peuvent ajuster la conception du produit en fonction des premiers commentaires des clients et des données d'utilisation réelles.
• Il réduit les risques financiers et opérationnels en facilitant des tests de marché précoces à un coût raisonnable.

Outillage rapide vs. Outillage de production 

Ces deux processus d'outillage sont des stratégies distinctes de fabrication d'outillage pour des exigences et des scénarios de production distincts. L'outillage rapide est un processus d'outillage rapide et à moindre coût. D’un autre côté, l’outillage de production est l’outillage le plus raffiné et le plus durable.

Les tableaux suivants montrent les principales différences entre l'outillage rapide et l'outillage de production dans la fabrication ;

Tableau : Outillage rapide ou outillage de production 

Avez-vous besoin de solutions d’outillage de production en provenance de Chine ?

La Chine est une destination populaire pour diverses solutions de fabrication, notamment les outils de production. La solide chaîne d'approvisionnement en matériaux et les installations de fabrication avancées des fabricants chinois peuvent fournir des solutions précises à des coûts abordables.

Boda est une entreprise manufacturière basée en Chine qui fournit service d'outillage de production Nous proposons également une vaste gamme de solutions de fabrication à la demande. Notre atelier intégré est équipé de machines à commande numérique (CNC), d'électroérosion (EDM), de rectifieuses et de plus de 10 autres procédés de fabrication, ce qui nous permet de produire des outillages répondant à divers besoins de production.

De plus, nous pouvons tester vos moules et autres outils avec notre équipement de pointe. Cela permettra d’optimiser leur efficacité en fonction de vos besoins. Alors, envoyez-nous votre conception et vos spécifications pour un devis précis. 

résumer 

Dans l’ensemble, l’outillage de production ou à grande échelle constitue la meilleure option pour la fabrication à grande échelle. Les outils et supports durables construits avec une stratégie d'outillage de production garantissent une précision et une longévité élevées. Bien qu’il soit plus coûteux que les autres outils, sa capacité de production en grand volume le rend rentable à long terme. 

Il existe d'autres approches que la Outillage de production: outillage de pont, et outillage rapide. L'outillage rapide excelle principalement pour les petits lots et les projets de prototypage. 

FAQ

Pourquoi l’outillage est-il important ?

L'outillage définit la qualité, la cohérence et l'efficacité des processus de fabrication. Il garantit que les pièces prévues répondent à des normes spécifiques.

Quels sont les différents types de solutions d’outillage ?

Les types courants de solutions d'outillage sont l'outillage rapide, l'outillage de pont et l'outillage de production.

Comment équilibrer la qualité et le coût des outillages de production ?

Vous pouvez choisir des matériaux et des niveaux de précision appropriés pour l'outillage en fonction du volume de production et de la complexité des pièces. Par exemple, choisissez un outillage durable pour les besoins en gros volumes, tandis qu'un outillage rapide ou en pont convient aux petits volumes. 

Comment la surface du moule affecte-t-elle la qualité du produit final ?

En particulier, le premier niveau de surface des cavités du moule a un impact direct sur la finition et les autres qualités du produit final. La surface lisse des cavités produit des pièces moulées avec une meilleure qualité de finition.