Tolérances du laser : Les ingénieurs peuvent les spécifier, mais si elles ne sont pas vraiment nécessaires, elles vous coûteront cher!

Bien que le laser et le plasma coupent le métal par un procédé thermique, ils fonctionnent de manière très différente. Quel que soit le type, CO₂ ou fibre, le laser utilise un faisceau intense et uniforme de lumière monochromatique créé par une émission stimulée de rayonnement électromagnétique. L’un des avantages d’un faisceau lumineux focalisé est qu’il peut couper à des tolérances extrêmement serrées. Il y a moins de variabilité dans le processus. Généralement, un laser peut maintenir les tolérances dimensionnelles d’une pièce coupée à moins de 0,25 mm (0.010 po)*. Le plasma, de son côté, utilise un gaz activé au point d’ionisation pour créer un arc très concentré qui concentre l’énergie à une température extrêmement élevée. Il en résulte des tolérances dimensionnelles d’une pièce coupée d’environ 0,5 mm (0.02 po)*, si vous utilisez un système plasma compatible X-Definition^®.

Des compromis doivent être pris en considération dans le procédé de tolérancement et de fabrication des pièces et l’un d’entre eux est le coût induit par des exigences inutilement strictes; les différences entre les tolérances laser et plasma telles que décrites ci-dessus ne représentent que l’épaisseur d’une carte de visite ordinaire! Par conséquent, avant de demander la « qualité laser » ou de faire pression pour obtenir la mise à niveau de l’équipement laser et des installations afin de les adapter au nouvel équipement, vous devriez vous demander : « Ai-je vraiment besoin de ces tolérances très serrées sur cette pièce? »

Coûts cachés d’un tolérancement plus serré

En règle générale, des tolérances dimensionnelles plus serrées entraînent des coûts supplémentaires en ce qui concerne les activités de fabrication et les produits. Si la forme, l’ajustement ou la fonction de la pièce n’exige pas vraiment un tolérancement serré, ces spécifications plus strictes imposent à votre entreprise des coûts inutiles, des coûts qui peuvent réduire les profits ou désavantager l’entreprise par rapport à la concurrence, ou les deux à la fois!

Exiger des tolérances plus serrées que cela n’est nécessaire peut se révéler coûteux pour votre exploitation de diverses façons :

• Le coût initial de la machine-outil nécessaire pour livrer les tolérances. Dans le cas d’un système plasma à laser par rapport à un système plasma X-Definition, XPR^®, le coût d’investissement différentiel peut s’élever à plusieurs centaines de milliers de dollars. Des investissements importants ont une incidence sur le bilan et les charges d’amortissement d’une entreprise.
• Le coût de l’équipement d’inspection. Des tolérances plus serrées s’accompagnent généralement de coûts d’équipement d’inspection plus élevés. Si vos tolérances peuvent être mesurées à l’aide d’un ruban à mesurer ou d’un autre équipement de basse technologie, le coût de votre équipement d’inspection sera minime. Si, en revanche, vos tolérances nécessitent un outil de mesure plus sophistiqué, par exemple, une MMC (machine de mesure des coordonnées), votre investissement pourrait s’élever à 120 000 $. Pire encore, si vous spécifiez des tolérances que vous n’êtes pas capable de mesurer avec précision, vous dépenserez de l’argent pour quelque chose que vous n’obtiendrez pas réellement.
• Fréquence des mesures et formation requise pour mettre en œuvre le procédé de mesure. En général, plus les tolérances sont serrées, plus les exigences de mesure sont fréquentes et plus une formation est nécessaire pour utiliser l’équipement de mesure. Dans l’exemple précédent, la formation et le niveau de rémunération requis pour qu’un employé puisse mesurer les tolérances à l’aide d’un ruban à mesurer sont très différents de ceux d’un employé utilisant une MMC.
• Chute. Une autre augmentation des coûts est liée aux chutes. Le procédé de coupe utilisé doit avoir démontré sa capacité à respecter les tolérances spécifiées. Si la capacité est marginale ou si elle peut se dégrader avec le temps, il est probable que le volume de rebut sera plus élevé.
• Problèmes liés à la chaîne d’approvisionnement. Définir des tolérances plus serrées peut également limiter votre capacité à sous-traiter ou à trouver des fournisseurs compétents. La concurrence entre les fournisseurs peut être réduite, ce qui, à son tour, peut entraîner une hausse des prix pour vous.
• Productivité réduite. L’exigence de tolérances plus serrées peut se faire au prix d’une réduction de la vitesse de coupe et de la productivité. Selon le type et l’épaisseur du matériau, il pourrait en résulter des coûts de fonctionnement beaucoup plus élevés et un nombre plus faible de pièces produites au cours de chaque période.

Pour optimiser les profits, songez à mettre en œuvre un processus rigoureux de DFM (Design for Manufacturability ou conception en vue d’une fabricabilité optimisée) avec l’ingénierie et l’exploitation afin que les pièces soient correctement dimensionnées et leurs caractéristiques, spécifiées pour les fonctions qu’elles remplissent.

Si une pièce va de la table de coupe à la section de soudure, par exemple, où la tolérance de soudure peut largement dépasser la tolérance dimensionnelle permise par les caractéristiques de la pièce, les tolérances serrées spécifiées dans la conception de la pièce pourront se révéler inutiles.

Ne vous laissez pas piéger par l’idée que « plus c’est serré, mieux c’est » en matière de tolérances. Les spécifications des pièces doivent être prises en considération en tenant compte du coût des pièces et des compromis fonctionnels afin d’éviter des investissements et des coûts de fabrication inutiles.

Les tolérances dimensionnelles peuvent varier en fonction de l’épaisseur du métal à couper.

En savoir plus sur les systèmes plasma compatibles X-Definition^®.