Résoudre les défis des petites

Par James Thorpe, chef de produit mondial, Sandvik Coromant

La philosophie de Steve Jobs, "Nous devons rendre les petites choses inoubliables", se concrétise chaque année alors que de grands acteurs de l'électronique comme Intel, Samsung et TSMC insèrent plus de fonctionnalités dans des appareils plus petits et des cartes de circuits imprimés (PCB).

Mais ces progrès présentent des défis dans des applications telles que le micro-perçage, car les fabricants doivent trouver un équilibre entre qualité et productivité lors de l'usinage de composants minuscules.

Selon Fortune Business Insights, le marché mondial des services de fabrication électronique (EMS) devrait passer de 504,22 milliards de dollars en 2022 à 797,94 milliards de dollars d'ici 2029. Dans le même temps, les composants électroniques deviennent de plus en plus petits. La nécessité de réduire les circuits numériques est évidente, car ils peuvent effectuer plus de traitement en moins de temps et accumuler plus d'espace de stockage dans le même volume. Les consommateurs exigent également des écrans à plus haute résolution, qui sont obtenus avec des pixels plus petits et plus nombreux.

Le besoin croissant de pièces électroniques plus petites présente de véritables défis pour les fabricants, y compris dans des processus tels que le micro-perçage, qui consiste à produire des trous de moins de 3 mm (0,118 pouce) de diamètre. Les techniques de micro-perçage sont utilisées pour produire des composants allant des composants aérospatiaux, des vannes hydrauliques, des boîtiers de montre et des dispositifs médicaux aux instruments chirurgicaux, à l'électronique, aux actionneurs, aux capteurs, aux systèmes de navigation et plus encore.

Mais quels sont les défis ? En particulier, les fabricants sont de plus en plus tenus d'usiner de petits composants complexes à partir de matériaux difficiles à usiner comme l'Inconel, l'acier inoxydable, la céramique et le titane. Il peut être difficile d'usiner ces matériaux de manière rentable tout en maintenant la plus haute qualité ― en effet, des finitions de surface impeccables sont aussi importantes pour les composants aérospatiaux que pour les connecteurs de fibre optique.

Pour être compétitifs sur les marchés EMS en pleine croissance, les fabricants doivent maintenir les niveaux de contrôle qualité les plus élevés, tout en réduisant les problèmes dans le processus de production qui peuvent entraîner des rebuts excessifs ou des temps d'arrêt. Comment les industriels peuvent-ils relever ces défis, tout en restant compétitifs ? La réponse réside dans des solutions de forage hautes performances.

Des outils plus durables Les fabricants ont constaté que les micro-perceuses peuvent présenter une durée de vie insuffisante lors de l'usinage de pièces difficiles, comme celles fabriquées à partir de matériaux ISO M. Dans ces cas, la conception, la géométrie et le type de revêtement du foret ont eu un impact significatif sur ses performances et sa durabilité.

En réponse, Sandvik Coromant a introduit deux nouveaux micro-forets : CoroDrill® 462 avec géométrie -XM et CoroDrill® 862 avec géométrie -GM. Les outils sont idéaux pour le perçage de précision dans les industries qui traitent de petites pièces telles que le médical, l'aérospatiale, l'automobile, l'ingénierie générale, l'électronique et l'horlogerie, entre autres. Cette gamme de micro-forets est disponible pour prendre en charge l'usinage de toutes les matières ISO : P, M, K, S, O et H. Les nouvelles géométries offrent une large gamme de diamètres et de longueurs de coupe.

En d'autres termes, la qualité du micro-foret fait toute la différence pour la qualité du produit fini usiné. Mais jusqu'à quel point ? Pour répondre à cette question, Sandvik Coromant a réalisé un test.

Sortie de qualitéLes spécialistes de l'outillage de Sandvik Coromant ont comparé les performances de l'outil d'un grand concurrent de micro-forets à celles du CoroDrill 862 à géométrie -GM.

Chaque outil a été exécuté dans une machine DMG Mori Seiki Milltap 700, dans le but de percer des trous borgnes dans une pièce en acier inoxydable ISO M 316L. Le même réglage d'outil a été utilisé dans chaque cas, un diamètre de coupe de 2,5 mm (Dc) avec une vitesse (vc) de 40 m/min et une avance de 0,04 (fn) mm/z.

Les résultats étaient clairs : l'outil du concurrent a produit 630 trous avant d'atteindre la durée de vie de l'outil. Pendant ce temps, le CoroDrill 862 a produit 1 260 trous, une augmentation de plus de 100 % de la durée de vie de l'outil par rapport au foret du concurrent.

Les ingénieurs de Sandvik Coromant recommandent aux clients cherchant à percer des trous de taille micro dans des matériaux notoirement difficiles à usiner, tels que le titane, l'aluminium, le verre et la céramique, d'envisager un revêtement en diamant polycristallin (PCD) pour prolonger la durée de vie de l'outil dans ces applications exigeantes. Sur la base de tests réussis de forets PCD sur des micro-pièces en platine, Sandvik Coromant a découvert que le PCD est jusqu'à 100 fois plus résistant à l'usure que le carbure monobloc, est également plus précis et peut produire des tolérances plus strictes que les outils en carbure monobloc.

Le liquide de refroidissement est une autre considération importante. Comme pour les applications à grande échelle, il est également essentiel d'avoir une distribution de liquide de refroidissement de qualité pour évacuer efficacement les copeaux lors du forage de trous profonds avec des micro-outils. Les avantages immédiats du liquide de refroidissement incluent une durée de vie prolongée de l'outil et un risque réduit de bourrage de copeaux.

Ces caractéristiques présentent des avantages évidents pour les dépenses opérationnelles globales des fabricants (OPEX) et peuvent également aider les fabricants à trouver un équilibre entre la qualité et la productivité lors du micro-perçage de matériaux résistants comme l'ISO M. Ce faisant, pour paraphraser Steve Jobs, ils peuvent garantir le petit les choses sont inoubliables pour toutes les bonnes raisons.

Pour en savoir plus sur le CoroDrill 462 avec géométrie -XM et le CoroDrill 862 avec géométrie -GM, visitez le site Web de Sandvik Coromant.

Matériaux d'outils de coupe à base d'oxyde d'aluminium et de nitrure de silicium. Les outils en céramique peuvent supporter des vitesses de coupe plus élevées que les outils en carbure cémenté lors de l'usinage d'aciers trempés, de fontes et d'alliages à haute température.

Fluide qui réduit l'accumulation de température à l'interface outil/pièce lors de l'usinage. Prend normalement la forme d'un liquide tel que des mélanges solubles ou chimiques (semi-synthétiques, synthétiques) mais peut être de l'air sous pression ou un autre gaz. En raison de la capacité de l'eau à absorber de grandes quantités de chaleur, elle est largement utilisée comme liquide de refroidissement et véhicule pour divers composés de coupe, le rapport eau-composé variant selon la tâche d'usinage. Voir fluide de coupe; fluide de coupe semi-synthétique; fluide de coupe à base d'huile soluble; liquide de coupe synthétique.

Taux de changement de position de l'outil dans son ensemble, par rapport à la pièce lors de la coupe.

Matériau d'outil de coupe constitué de cristaux de diamant naturel ou synthétique liés ensemble sous haute pression à des températures élevées. Le PCD est disponible sous forme de pointe brasée sur un support d'insert en carbure. Utilisé pour l'usinage d'alliages non ferreux et de matériaux non métalliques à des vitesses de coupe élevées.

Matériau d'outil de coupe constitué de cristaux de diamant naturel ou synthétique liés ensemble sous haute pression à des températures élevées. Le PCD est disponible sous forme de pointe brasée sur un support d'insert en carbure. Utilisé pour l'usinage d'alliages non ferreux et de matériaux non métalliques à des vitesses de coupe élevées.

Termes désignant un programme formel de surveillance de la qualité des produits. Les désignations sont les mêmes, mais QC évoque généralement un système d'inspection post-usinage plus traditionnel, tandis que QA implique une approche plus complète, mettant l'accent sur la "qualité totale", les grands principes de qualité, le contrôle statistique des processus et d'autres méthodes statistiques.