L'usinage de l'aluminium prend de l'importance, notamment dans l'industrie automobile. Grâce à son faible poids, l'aluminium est idéal pour réduire le poids et donc la consommation de carburant des véhicules. La grande diversité des alliages d'aluminium à usiner et leurs différentes propriétés, dues à la teneur spécifique en silicium, représentent un grand défi pour les fabricants d'outils.
En particulier dans la mobilité électrique, l'aluminium offre un potentiel énorme. Il est principalement utilisé dans la fabrication de modules de batteries, de stators et d'autres composants structurels légers. En raison de son faible poids par rapport à l'acier et à d'autres matériaux, il est très bien adapté pour réduire considérablement le poids d'un véhicule, ce qui a un impact positif sur l'autonomie. Cependant, tous les aluminums ne se valent pas. Dans l'industrie, on utilise principalement des alliages d'aluminium contenant du cuivre, du magnésium et l'élément principal d'alliage, le silicium (Si). Le silicium confère d'excellentes propriétés de coulée et est donc un élément important des alliages. Les alliages varient considérablement dans leurs propriétés, notamment en raison de différentes teneurs en silicium. Cela a des conséquences pour l'usinage.
Défis de l'usinage de l'aluminium
Le traitement de l'aluminium nécessite des outils spécialisés en raison de ses propriétés matérielles. Ainsi, les alliages suréutectiques (> 17 % de silicium) nécessitent des revêtements extrêmement robustes, tandis que les alliages à faible teneur en silicium posent souvent des problèmes avec de longs copeaux, pouvant entraîner des bouchons de copeaux.
Les alliages suréutectiques contenant plus de 17 % de silicium sont bien adaptés pour des pièces moulées soumises à l'usure et à la chaleur, notamment dans la construction de moteurs. Ils sont donc principalement utilisés pour la fabrication de pistons ainsi que de carters de vilebrequin et de culasses. Dans la fusion, les cristaux de silicium se solidifient d'abord, jusqu'à ce que le reste de la fusion se fige. Le silicium dur et cassant entraîne une usure accrue des outils lors de l'usinage ultérieur. Par conséquent, seuls des outils en carbure de tungstène spécialement revêtus ou même des outils en diamant peuvent être utilisés ici. Grâce à un design de rainure spécifique et à un revêtement optimisé, l'usure peut être minimisée. Cela évite les temps d'arrêt et maintient la qualité de traitement constamment élevée.
Moins exigeants, mais néanmoins un test de stress pour les outils, sont des matériaux comme l'alliage d'aluminium GD-AlSi9Cu3, avec 9 % de silicium, qui est par exemple utilisé pour des carters de transmission. Ici, il est particulièrement important d'optimiser les temps de cycle et les temps d'arrêt. Grâce à une combinaison avantageuse de géométrie d'outil spéciale, de revêtement et de rainures polies, Müller a réussi dans la pratique à doubler le temps d'utilisation et à réduire de moitié le temps de cycle. Cela rend la production plus efficace, car plus de pièces peuvent être usinées avant qu'un outil doive être remplacé.
Un défi d'un tout autre type concerne les matériaux à faible teneur en silicium, comme ceux utilisés par exemple dans la production de pièces structurelles de véhicules telles que les carrosseries. Ceux-ci ont tendance à produire de très longs copeaux lors de l'usinage, ce qui entraîne des enroulements de copeaux et des bouchons de copeaux. Ainsi, Müller a reçu la commande d'optimiser l'usinage du matériau AlMg0,7Si-T66 avec une très faible teneur en silicium de 0,7 % pour la fabrication d'unités linéaires. Les enroulements de copeaux et les bouchons de copeaux devaient auparavant être résolus manuellement par un employé. Cela était non seulement inefficace, mais empêchait également une fabrication entièrement automatisée et retardait la production en raison des temps d'arrêt. Grâce à un foret à étapes sur mesure avec une rainure optimisée pour la gestion des copeaux, Müller a réussi à réduire considérablement la longueur des copeaux. Ainsi, ceux-ci ne sont même pas devenus un problème. Cela permet aux employés de se consacrer à d'autres tâches et a également permis de réduire de moitié le temps de cycle.
Müller veille à ce que le choix de l'outil approprié soit spécifiquement adapté aux propriétés du matériau à usiner. Pour garantir des normes de qualité élevées et une longue durabilité, Müller polit toutes ses rainures, qu'elles soient revêtues ou non. Cela minimise la friction lors de l'usinage et augmente la durée de vie. Tous les outils de Müller peuvent également être aiguisés, prolongeant ainsi leur durée de vie. Même pour les outils réaffûtés, les rainures sont polies.
Durabilité dans la chaîne d'approvisionnement
En particulier dans l'industrie automobile, y compris les chaînes d'approvisionnement, la durabilité et la réduction des émissions de CO2 jouent également un rôle central. C'est pourquoi Müller propose une remise à neuf pour tous ses outils, car la circularité des outils peut contribuer de manière précieuse à la réduction des émissions de CO2 et du gaspillage de matériaux. La production de carbure de tungstène génère de fortes émissions de CO2. Celles-ci peuvent être évitées si un outil usé, qui ne peut plus être réaffûté, est retravaillé en un nouvel outil plus petit.
Lorsqu'un outil ne peut plus être réaffûté, le client l'envoie à Müller et commande une alternative. Les experts de Müller coupent la partie de coupe usée, affûtent la partie non utilisée et intègrent la géométrie souhaitée. Ensuite, il est éventuellement revêtu et poli - et le nouvel outil à partir de l'ancien carbure de tungstène est prêt. Les outils recyclés ont la même durée de vie élevée que les outils neufs. Le réaffûtage est également possible sans problème. Il n'y a donc pas de différences de qualité par rapport à un outil neuf. Selon des calculs basés sur des valeurs moyennes indiquant les émissions de CO2 lors de la production de carbure de tungstène, plusieurs tonnes de CO2 peuvent ainsi être économisées chaque année. Des exemples concrets de l'industrie chiffrent les économies à 14 tonnes de CO2 par an. Ce chiffre varie en fonction du volume des outils : Plus d'outils sont recyclés, plus de CO2 peut être économisé.
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