Découpe chimique de pièces de précision pour des applications critiques en matière de sécurité

Lorsqu'il s'agit de fabriquer des pièces métalliques complexes riches en caractéristiques pour des applications critiques en matière de sécurité, les fabricants se tournent de plus en plus vers la découpe chimique plutôt que vers d'autres technologies de fabrication de métaux plus traditionnelles.

La question est de savoir pourquoi !

Le traitement des métaux, lorsqu'il s'agit d'obtenir une précision reproductible, n'est pas pour les timorés. En particulier dans les applications critiques pour la sécurité, il est primordial que le processus de fabrication choisi n'altère pas ni ne compromette la nature du métal travaillé.

C'est dans ce domaine que de nombreuses technologies de traitement des métaux échouent. Par exemple, le poinçonnage, l'emboutissage et la découpe au laser ou au jet d'eau provoquent tous des contraintes importantes et une dégradation du métal travaillé. Lorsque le métal travaillé s'amincit, la déformation par la chaleur et le déchiquetage du matériau sont des problèmes courants.

En tant que procédé de fabrication, la découpe chimique présente une caractéristique essentielle en ce qui concerne l'intégrité des pièces, à savoir qu'elle n'affecte ni ne dégrade les propriétés des matériaux au cours du processus de production.

Les bavures et les coupes grossières associées aux technologies plus traditionnelles de traitement des métaux sont également éliminées lors de l'utilisation de la découpe photochimique, qui est également bien adaptée aux formes et aux caractéristiques inhabituelles des produits. De par la nature du processus, la complexité des caractéristiques n'est pas un problème et, dans de nombreux cas, la découpe chimique est le seul processus de fabrication qui puisse s'adapter à certaines géométries de pièces.

En outre, si la découpe chimique peut être utilisée sur une grande variété d'épaisseurs de métal, elle peut également fonctionner sur des tôles ultra minces, même sur des tôles de 10 microns.

Au-delà des attributs positifs du processus en termes de post-traitement des pièces métalliques résultantes, la découpe chimique se caractérise également par sa rentabilité et sa polyvalence au stade de l'outillage. L'outillage pour la découpe chimique est numérique et donc nettement moins coûteux que l'outillage pour d'autres technologies de fabrication de métaux. Cela signifie que les multiples itérations de conception et les changements d'outillage qui en découlent pour garantir l'intégrité des pièces fabriquées ne constituent pas un problème important avec la découpe chimique.

Precision Micro a participé à de nombreux projets de fabrication de pièces et de composants destinés à des applications critiques pour la sécurité. Deux études de cas récentes me viennent à l'esprit, l'une dans le secteur des appareils médicaux et l'autre dans le secteur aérospatial, toutes deux exigeant une intégrité et une performance absolues des pièces.

Dans le domaine des technologies de diagnostic de pointe, Precision Micro a collaboré avec Highland Biosciences pour fabriquer ce que l'on a appelé des biocapteurs miniatures « à diapason », composés de trois dents ou pointes microtechniques en acier inoxydable qui résonnent des milliers de fois par seconde. Ils détectent les changements microscopiques dans l'épaisseur du film, la densité et la viscosité des échantillons liquides, et convertissent la détection des toxines bactériennes en signaux électroniques.

Le cycle d'innovation pour les biocapteurs était très serré. Il était également vital que les propriétés des matériaux ne soient pas affectées pendant la fabrication, ce qui excluait l'emboutissage et la découpe au laser, mais mettait à profit les atouts de la découpe chimique. Comme chaque biocapteur fabriqué nécessitait une surface parfaitement propre pour garantir l'adhérence constante du revêtement de surface, Precision Micro a mis au point une opération de nettoyage post-traitement dédiée, soutenue par une inspection optique automatisée à 100 %.

Pour Highland Biosciences, il était très important de recevoir des composants précis et propres avec des exigences minimales pour le traitement en aval. Les biocapteurs sont un élément essentiel du microviscosimètre de l'entreprise et, à ce titre, il n'y avait pas de place pour le compromis. L'expertise de Precision Micro en matière de découpe chimique et l'innovation dans l'affinement du processus de production ont été essentielles à la réussite du projet. Pour ses travaux dans ce domaine, l'entreprise a été récompensée par le Technology Strategy Board au Royaume-Uni.

Si la nature critique de la sécurité des produits médicaux est évidente et l'exigence d'un taux de défaillance nul est primordiale, un autre projet dans le domaine de la fabrication de satellites souligne également la nécessité pour les équipementiers de choisir avec soin leur processus de fabrication.

Precision Micro a travaillé avec un développeur et fabricant de premier plan d'équipements cryogéniques spécialisés sur un ressort de flexion à sécurité critique destiné à être utilisé dans un refroidisseur cryogénique de satellite. Le client avait besoin d'un processus de fabrication rentable, fiable et rapide pour ses flexibles, qui devaient être utilisés dans l'environnement « extrême » par excellence : l'espace ! Ces flexibles devaient fonctionner comme prévu pendant des périodes prolongées. La défaillance n'était pas une option ! Après tout, si un composant tombe en panne dans l'espace, il n'y a aucune chance de le remplacer.

Le client avait envisagé l'usinage et le câblage avant de choisir la découpe chimique comme technologie de production, mais ces deux technologies laissaient de petites bavures sur les pièces et des couches refondues qui compromettaient les performances. Comme nous l'avons déjà mentionné, la découpe chimique se caractérise par le fait qu'elle n'induit aucune contrainte dans le matériau travaillé et ne laisse aucune bavure.

Si le coût est une préoccupation constante lors de l'évaluation des technologies de fabrication alternatives, dans le cas de la fabrication de pièces niches et hautement critiques telles que les structures flexibles pour l'application satellite, son importance est à la mesure de la localisation et de l'utilisation d'un processus qui garantit la précision, la répétabilité et la conformité avec des tolérances extrêmement rigoureuses et le maintien de l'intégrité du matériau. Pour le client, il était essentiel d'éliminer les points de rupture potentiels dans le grain, ce qui n'était possible qu'avec l'homogénéité requise par l'utilisation de la découpe chimique et l'expertise de Precision Micro.

Ce ne sont là que deux exemples d'une vaste gamme de projets que Precision Micro entreprend dans le domaine de la fabrication de composants critiques pour la sécurité. La découpe photochimique est précisément adaptée à ces applications qui nécessitent des pièces petites, précises, complexes et riches en caractéristiques, sans bavure et sans changements liés à la contrainte dans le métal, ce qui peut se produire en utilisant d'autres technologies de formage des métaux. L'utilisation de l'outillage numérique par la découpe chimique garantit également que les itérations multiples de l'outillage - qui sont souvent nécessaires pour perfectionner la nature précise de ces pièces métalliques complexes - ne sont pas coûteuses en termes de temps ou d'argent.

Tous ces attributs combinés font de la découpe chimique le processus de fabrication de prédilection pour les applications particulièrement critiques et exigeantes en matière de sécurité.