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Le coût de l’usinage CNC

Dans le cadre de l’usinage CNC, il n’existe pas de grille tarifaire que l’on puisse appliquer de façon universelle à différents projets d’usinage. Sachant que le coût d’un projet d’usinage CNC est, dans la plupart des cas, un facteur vital à prendre en considération, il est particulièrement recommandé de comprendre les différents critères pouvant l’influencer et dans quelle mesure.

Grâce à cet article, vous aurez un aperçu des principaux facteurs influençant le coût de l’usinage CNC, ainsi que des astuces vous permettant d’optimiser votre projet afin d’en tirer le meilleur parti.

Les principaux facteurs influençant le coup de l’usinage CNC

Les principaux facteurs influençant le coût des pièces mécaniques usinées en CNC peuvent être répartis en différentes catégories : l’équipement, les matériaux, la conception, le volume produit et les opérations de finition.

Équipements et machines

Les frais d’équipement sont acquis avant même le commencement de la phase de fabrication. Cependant, la préparation et la mise en place représentent un coût supplémentaire qui a une influence directe sur le coût de votre projet : plus une machine coûtera cher à l’achat, ou présentera des frais de maintenance et d’opération élevés, plus les pièces fabriquées par cette machine seront chères.

Comment choisir le bon type de machine CNC ?

La fabrication via CNC implique de nombreuses opérations d’usinage : tournage, fraisage, perçage et alésage. La plupart de ces opérations sont menées sur un banc d’usinage ou via une fraiseuse CNC.

Un point important à prendre en compte est l’efficacité de la machine elle-même. Au cours de ces dernières années, les machines CNC ont énormément évolué et les bancs NC ou CNC d’autrefois soutiennent difficilement la comparaison avec les équipements hautement perfectionnés utilisés aujourd’hui. Les machines CNC modernes sont non seulement plus rapides mais aussi beaucoup plus efficaces. Sur le long terme, une plus grande rapidité d’exécution permet de réduire le coût des pièces fabriquées.

Comment choisir le bon outillage pour l’usinage CNC ?

Le coût total de l’équipement est également influencé par le coût des outils de découpe, un coût qui est affecté par leur matériau de fabrication, leur revêtement et leur géométrie. À titre d’exemple, des outils en carbure cémenté, intrinsèquement plus solides, capables de supporter les hautes températures et des vitesses d’utilisation extrêmes,  présenteront un coût plus de deux fois supérieur à leur équivalent en acier.

Pourquoi le fraisage CNC est-il plus onéreux ?

Typiquement, par rapport aux autres machines, les bancs de fraisage sont souvent plus chers en raison du fait qu’ils intègrent des éléments mouvants plus complexes, et qu’ils sont également plus difficiles à mettre en place, à opérer et à maintenir (sans parler du fait qu’ils peuvent réaliser des opérations éminemment plus élaborées). C’est pourquoi le fraisage CNC est un processus généralement plus coûteux que les autres.

Il existe différents types de fraiseuses CNC, avec des capacités et des niveaux de complexité variés. Le prix d’une fraiseuse augmente avec le nombre d’axes le long, ou autour desquels elle peut opérer, les machines CNC modernes opérant la plupart du temps sur 3 ou 5 axes. Bien que les machines à 5 axes soient capables de créer des géométries hautement complexes avec une plus grande précision et une vitesse plus élevée (d’où un temps d’exécution plus court), elles sont également plus chères à l’achat que leurs homologues fonctionnant sur 3 axes.

Frais de mise en place

Les frais de mise en place incluent les coûts nécessaires à la préparation de l’opération d’usinage en elle-même. Toute pièce mécanique usinée en CNC commence par un modèle 3D conçu par des experts à l’aide d’outils informatiques CAD (pour Computer Aided Design en aglais) dédiés. Une partie non négligeable de ces frais de mise en place permet de couvrir les ressources nécessaires à la réalisation de ce modèle 3D.

Les frais de mise en place incluent également l’optimisation du concept original et la préparation CAM (pour Computer Aided Manufacturing en anglais) des modèles à fabriquer, à l’aide des logiciels CAM appropriés.

Matériaux

Dans quelle mesure le prix des matériaux de fabrication a-t-il une influence sur le coût de l’usinage CNC ?

Les matériaux servant à fabriquer l’ouvrage désiré constituent l’un des facteurs de coût les plus importants car de nombreux frais y sont associés, à commencer par le coût des matériaux eux-mêmes. Les tarifs varient selon les matériaux, en fonction de leur disponibilité, des propriétés souhaitées et de leur coût général de production. 

Les métaux sont habituellement parmi les matériaux les plus chers. Le graphe ci-dessous montre le coût relatif de certains métaux à usage technique les plus communs. À noter toutefois que le prix des métaux a tendance à fluctuer et que leur coût exact peut varier d’un lieu à un autre. Les prix donnés dans le graphe ci-dessous sont relatifs.

Différence de coût entre les métaux bruts

Un facteur clé : l’usinabilité des matériaux

Au-delà du prix des matériaux, leur usinabilité est également un facteur qui peut avoir un impact important sur les coûts du projet. Les matériaux peu usinables demandent plus de temps et d’effort à façonner. Or dans le monde de l’usinage CNC, le temps et l’argent sont inextricablement liés car le prix d’une pièce fabriquée est directement proportionnel au temps nécessaire pour l’usiner. Les matériaux difficiles à usiner auront également tendance à utiliser plus de ressources (liquides de coupe, électricité, outillages…).

Chez Xometry, nous mettons à votre disposition une large gamme de matériaux, parmi lesquels des métaux, plastiques et élastomères. Vous pouvez consulter la liste complète des matériaux offerts, ainsi que leur description et leurs coûts relatifs.

Conception et géométrie

Amélioration du modèle CAD en vue de l’usinage CNC

La façon dont une pièce mécanique est conçue ainsi que sa géométrie auront un impact significatif sur le coût de l’usinage CNC.  

Une règle empirique veut que plus la complexité d’une pièce est élevée, plus sa fabrication sera onéreuse. Des pièces hautement complexes pourront nécessiter des machines plus perfectionnées, voire un temps d’exécution plus long, des passes multiples avec des mises en place différentes, plus de ressources et une inspection plus méticuleuse qu’à l’accoutumé. Autant de facteurs tirant les coûts à la hausse.

En usinage CNC, il existe un certain nombre d’éléments spécifiques qui entraînent inévitablement une hausse des coûts de fabrication. On pourra citer notamment : les angles aigus internes, les parois fines, les cavités profondes, les trous de perçage de taille non standard et le lettrage. En raison de leur rapport coût-efficacité assez défavorable, ces éléments et d’autres que nous avons compilés affectent les coûts de fabrication de façon significative et doivent être évités à tout prix, sauf en cas d’absolue nécessité. De plus, certaines exigences de conception, comme l’état de surface ou les options de tolérances pourront demander de s’y reprendre à plus d’une fois ou exiger une phase d’inspection plus poussée. 

De plus, les pièces mécaniques volumineuses sont naturellement plus chères à produire, en raison du fait qu’elles utilisent plus de matières premières, de ressources, et qu’elles demandent d’investir plus d’efforts et de temps.

Quantités à produire

Des volumes de production élevés pour réduire les coûts de l’usinage CNC

Le prix à l’unité, pour un jeu de pièces mécaniques identiques, diminue de façon significative à mesure que le nombre de pièces à produire augmente, une réduction proportionnelle qui résulte de l’élimination des coûts de mise en place successifs. Le modèle CAD, la préparation CAM et le paramétrage des machines sont effectués une seule fois pour toutes les pièces du lot.

En utilisant les données accumulées par notre plateforme de devis instantané, nous avons pu tracer le graphe ci-dessous. Ce dernier donne le prix unitaire en fonction de la quantité pour la pièce représentée dans l’image plus haut. Le matériau utilisé est un alliage d’aluminium EN AW-6061 / 3.3211 / Al-Mg1SiCu.

Coût unitaire en fonction de la quantité commandée

Le graphe ci-dessus démontre que le coût à la pièce est inversement proportionnel au nombre de pièces à produire. Par rapport à la production d’une pièce unique, on observe une différence de près de 88% pour une commande de 1000 pièces.

Opérations de finition

Les pièces usinées en CNC peuvent parfaitement être utilisées tel quel. Cependant, certaines applications peuvent exiger que les pièces produites subissent des traitements post-usinage spécifiques, comme des traitements thermiques, des traitements de surface ou un revêtement, cela aussi bien dans le but d’améliorer leur capacité fonctionnelle ou leur propriétés, que leur aspect général. Bien sûr, le coût additionnel de ces traitements vient s’ajouter au montant total.

Tarifs de l’usinage CNC sur notre outil de devis instantané

Chez Xometry Europe, nous sommes parfaitement conscients de la tâche fastidieuse que constituerait une analyse détaillée de tous ces critères afin d’avoir une pré-estimation du coût de votre projet : chaque variation sur un critère vous obligerait à refaire vos calculs pour obtenir une nouvelle estimation. C’est pourquoi nous avons créé notre plateforme de devis instantané, capable de calculer le coût d’un projet d’usinage CNC en quelques secondes. Il vous suffit juste d’importer vos fichiers CAD et de sélectionner vos préférences (matériau, grain de surface, tolérances, finitions, etc…)

Publié dans Usinage CNC