Usinage du plastique

« L’usinage du plastique » fait référence au procédé de découpe, perçage et mise en forme du plastique en utilisant des outils et machines spéciales. C’est un procédé très similaire au plus commun usinage des métaux, mais du fait des caractéristiques techniques des polymères, les contraintes sont différentes.

Usinage du plastique vs usinage d’un métal

Comparé à l’usinage d’un métal, l’usinage du plastique offre des caractéristiques et challenges uniques.

Faible point de fusion

Les matières plastiques ont un point de fusion plus bas que les métaux, en outre leur conductivité thermique est beaucoup plus faible que celle des métaux ce qui implique une évacuation de la chaleur de coupe plus difficile.  Ceci peut avoir pour impact une détérioration des pièces plastiques par la chaleur lors de l’usinage avec la matière qui risque de se déformer ou même de fondre créant un aspect non qualitatif.

Pour éviter cela il est important d’utiliser des outils de coupe avec des bords très affûtés à faible vitesse.  Le défaut de la faible vitesse est qu’elle implique un temps de découpe plus long, donc une plus faible productivité et finalement un coût d’usinage élevé.

Moins dur que les métaux

Les matières plastiques sont plus molle et cassantes que les métaux, ce qui signifie qu’elles sont plus susceptibles de se casser lors de l’usinage. Afin d’éviter ce risque il est recommandé d’utiliser des outils de découpes avec un angle de coupe positif, ce qui permet une meilleure distribution des forces de découpes.

Comme les polymères sont plus souples que les métaux, les outils de coupes doivent être changés moins souvent, ils sont également moins onéreux car il n’est pas nécessaire de les durcir outre mesure.

Propriétés mécaniques spécifiques

Les plastiques ont des caractéristiques mécaniques différentes des métaux qui peuvent impacter le procédé d’usinage. Par exemple, certains plastiques sont très rigides alors que d’autres sont très souples. Il faut donc prévoir différentes stratégies de découpe en fonction du type de plastique travaillé.

La raideur moindre des plastiques par rapport aux métaux fait qu’il est plus difficile d’atteindre de faibles tolérances d’usinage. Les tolérances d’usinages les plus basses pouvant être atteinte sur du plastique usiné se trouvent autour de 0,02mm.

Sensibilité aux produits chimiques

Les polymères peuvent être sensibles à certains produits chimiques et solvants, ce qui peut impacter le procédé d’usinage. Par exemple, certains plastique peuvent devenir cassants ou ramollis en présence de solvants, eau ou humidité néanmoins nécessaires au refroidissement lors d’usinage. Cela participe à augmenter la difficulté de l’usinage des plastiques.

L’usinage des plastiques, une alternative à l’injection

Le procédé d’usinage des plastiques est très différent de l’injection plastique, car l’usinage va être effectué à partir de blocs de matières alors que l’injection s’effectue à partir de granulés de matières chauffés afin de créer un matière liquide pouvant être injectés via une presse dans un moule d’injection.

Quantités ?

L’intérêt principal de l’injection plastique et sont très faible coût marginal. La plupart des ses coûts sont liés à la réalisation de l’outillage et du temps de réglage des paramètres au début de l’injection.

Par contre, les coûts marginaux de l’usinage plastiques, sont pratiquement équivalents aux coûts de fabrication des premières pièces d’une série. Il n’est donc pas très intéressant de travailler en usinage pour de grandes séries de pièces plastiques (plusieurs milliers de pièces).

Limitation du champs des possibles

Alors que la plupart des plastiques peuvent être injectés, de nombreux plastique ne peuvent être usinés avec précision. Souvent, les polymère sont trop mous pour pouvoir être usinés, ci-dessous la liste des matières plastiques à préférer pour l’usinage:

  • PEEK
  • POM (Delrin)
  • Nylon renforcé (PA)
  • Polyéthylène Haute-Densité (HDPE)
  • ABS
  • PMMA (Acrylique)
  • PC

Délai de fabrication

Comme il n’est pas nécessaire de prévoir un outillage complexe pour la fabrication par usinage, les temps de fabrication des premières commandes sont plus réduits. Il est donc intéressant d’envisager le procédé pour la réalisation de prototypes, surtouts d’ailleurs si la pièce ne peut être réalisée en impression 3D.

Limitation de formes

Pour des formes très complexes ou avec beaucoup d’évidements, l’injection plastique doit être préférée car elle permettra une réalisation plus rapide et la limitation des rejets de matières. Cependant, l’usinage du plastique a un net avantage lorsqu’il s’agit d’épaisseur de parois. En effet, les pièces avec parois épaisses ou d’épaisseur non constantes poserons des problèmes de flux matière à l’injection mais aucune limitation à l’usinage.

Déchets de fabrication

L’usinage d’une matière consiste en simplifiant, à retirer de la matière avec un outil de coupe, c’est donc un procédé créateur de déchets. Néanmoins, contrairement à l’injection plastique où les rejets peuvent être broyés et réinjectés, les déchets de l’usinage bien que recyclables ne peuvent pas être réutilisés dans le procédé d’usinage directement.

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