La céramique technique est très intéressante en tant que matériau pour des composants toujours plus performants. Cependant, sa dureté et sa faible ténacité compliquent énormément son usinage. À ce sujet, MPK Special Tools a de bonnes nouvelles. Les spécialistes de la technique de précision usinent la céramique dans la plage des micromètres et avec des bords exceptionnellement tranchants. Ils disposent de tout pour la fabrication de pièces sur mesure : des outils innovants de la série MARLIN 3D de ZECHA, une variété de procédés de fabrication ainsi que des décennies de savoir-faire pour la réalisation de géométries complexes avec des tolérances très serrées.
Les résultats de MPK Special Tools, expert en outils et composants haute performance de Schwäbisch Gmünd, parlent d'eux-mêmes : sur la pièce modèle en céramique en zirconium stabilisé partiellement, divers procédés de fabrication tels que le fraisage,
Meulage ou perçage avec une précision maximale et des rugosités de surface dans la plage nanométrique. Selon l'objectif, également avec des bords de pièces tranchants et dans un temps de processus nettement plus court que ce que permettrait un meulage complexe.
« Les tolérances micrométriques lors de l'usinage de céramique, seules quelques entreprises de fabrication y parviennent. Cela élève l'usinage de la céramique technique à un niveau de performance supérieur par rapport aux procédés standard. Pour nos clients, nous pouvons désormais réaliser des géométries de pièces délicates et complexes, qui ne pourraient en partie pas être fabriquées par meulage, de manière encore plus efficace grâce à l'usinage », résume Christoph Steiner, directeur des opérations de MPK à Schwäbisch Gmünd.
L'état de la technique pour le traitement des céramiques haute performance repose jusqu'à présent principalement sur le meulage et le polissage. Avec ces méthodes éprouvées, il est possible de produire des qualités de surface élevées de manière précise, sans trop solliciter le matériau. Ce dernier
est crucial, car ces céramiques frittées sont certes extrêmement dures et mécaniquement très résistantes, mais elles sont également fragiles et ont une faible ténacité. Les techniques d'usinage comme le fraisage nécessitent ici beaucoup de savoir-faire.
et n'ont jusqu'à présent pu atteindre des précisions aussi élevées dans la plage des µm que difficilement. Les processus de meulage permettent plus de précision, mais prennent beaucoup de temps de fabrication.
Révolution de l'usinage de la céramique grâce à une nouvelle innovation d'outils.
Avec les outils de la série MARLIN 3D-Laser de ZECHA HartmetallWerkzeugfabrikation GmbH, le fraisage de la céramique est fondamentalement révolutionné - et cela grâce à une technologie qui fixe de nouvelles normes en matière de précision et d'efficacité. Les spécialistes des micro-outils de Königsbach-Stein utilisent des lasers pour fabriquer leurs innovateurs fraises en torus et en boule ainsi que des forets hélicoïdaux pour le traitement de la céramique et des matériaux durs.
Avec cette technologie, il est possible d'introduire de manière précise des géométries extrêmement délicates, complexes et jusqu'alors irréalisables dans des matériaux de coupe en PKD et CVD très durs. De plus, il est désormais possible d'équiper des outils de petits diamètres avec beaucoup plus de dents qu'auparavant. Un exemple en est un fraisage torique de 6 mm de diamètre avec 42 dents. Le grand nombre de dents et la géométrie adaptée au matériau permettent une meilleure répartition des forces de coupe et donc moins de développement de chaleur.
C'est important car des températures de traitement trop élevées peuvent influencer les propriétés matérielles de certains matériaux céramiques. Un refroidissement interne et par tige minimise également la friction et l'usure des outils. Grâce à la nouvelle technologie laser, ZECHA est en mesure de fabriquer des outils spéciaux de n'importe quelle forme, comme par exemple des fraises à rainurer. De plus, l'offre polyvalente de ZECHA permet également de traiter efficacement des préformes en céramique avec des outils revêtus de diamant.
Ce bouquet d'avantages se distingue à un moment clé du traitement des céramiques : avec une qualité de surface maximale, une précision dimensionnelle et une sécurité de processus, que le marché exige de plus en plus. Les composants en céramique deviennent intéressants pour de plus en plus.
Applications haute performance, car la céramique technique peut être fabriquée à partir de matériaux variés avec des propriétés diverses, parfois uniques, et peut être spécifiquement adaptée à son utilisation. Les exigences en technologie médicale sont extrêmement élevées, car par exemple, les implants céramiques biocompatibles nécessitent un ajustement parfait pour minimiser les risques pour la santé. En électronique, une précision au niveau microscopique est requise, car même de légères déviations dans les isolateurs céramiques peuvent entraîner des dysfonctionnements. Et dans l'aéronautique et l'espace, où des composants céramiques sont utilisés dans les moteurs ou les systèmes de protection thermique, la précision dimensionnelle et la qualité de surface déterminent la sécurité et l'efficacité.
Précision de fabrication impressionnante sur la pièce modèle
MPK Special Tools garantit cette extrême précision, qualité de surface, sécurité des processus et qualité reproduisible à cent pour cent de la meilleure manière possible : l'utilisation CNC des outils 3D MARLIN dans l'iQ300 de Makino offre une précision de traitement en 3 axes répétable jusqu'au micromètre, combinée à une technologie d'inspection et de mesure avancée. La marque MPK se distingue par une grande polyvalence dans des procédés de fabrication perfectionnés au fil des décennies, allant des technologies d'usinage des céramiques aux meulages plats, internes et externes. Cela permet d'adapter les stratégies de traitement aux matériaux céramiques spécifiques et très variés.
« Pour rendre le savoir-faire complet en MPK accessible aux clients, nous avons fabriqué une pièce modèle qui reflète à la fois les exigences actuelles de l'industrie céramique et la diversité et la compétence de fabrication à Schwäbisch Gmünd », décrit Jannik Kimmel, responsable de l'usinage CNC. Ainsi, la pièce modèle a reçu un perçage intérieur de haute précision (Ø1±0,001 mm). Lors de l'utilisation d'un fraiseur à torus en PKD avec 42 arêtes de coupe, des tolérances dimensionnelles de 0,002 mm ont été atteintes lors de l'usinage excentrique ainsi que sur des surfaces planes ou de fond, avec des rugosités de surface dans la plage du nanomètre (Ra < 50 nm), ainsi que des plans dans une tolérance de 0,001 mm et des tolérances de rayon de 0,005 mm. Des géométries Torx, des nervures, des chanfreins ainsi que des filetages normés ont pu être réalisés avec différents outils presque sans éclats. La taille des éclats se situe dans la plage de taille de grain de maximum 5 µm. À l'arrière de la pièce modèle, la compétence MPK dans le meulage de céramique a été particulièrement mise en avant.
Service de fraisage céramique : conseil et fabrication rapide à partir de la taille de lot 1.
« Notre longue expérience dans le domaine des carbures nous aide également dans certains aspects de l'usinage de haute performance des céramiques. Nous trouvons des solutions sur mesure pour des exigences individuelles à partir de la taille de lot 1 », déclare Jannik Kimmel. Les clients, en particulier ceux ayant des volumes plus élevés, bénéficient particulièrement de la fabrication plus efficace et plus rapide que permet le fraisage de céramique par rapport au meulage. Cela peut contribuer de manière significative à la réduction du temps de mise sur le marché. De plus, les clients évitent ainsi l'acquisition d'outils, de machines et de techniques spécifiques, coûteux et nécessitant des connaissances, pour l'usinage des céramiques. « Et en tant que techniciens de précision convaincus, nous promettons également à notre clientèle céramique : chez nous, le µ est à la manœuvre », conclut Christoph Steiner.
Contact :
