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Honscn se concentre sur les services d'usinage CNC professionnels depuis 2003.
Fabricant de boîtiers haut de gamme × Honscn : Coques creuses en titane de grade 5 (TC4) usinées CNC avec précision
2025-12-11
Profil du client : Un leader dans la fabrication d’enceintes haut de gamme
Notre client est un fabricant spécialisé dans les boîtiers haut de gamme, destinés à des secteurs tels que l'électronique de luxe, les dispositifs médicaux et les biens de consommation haut de gamme. Sa réputation repose sur la fourniture de boîtiers alliant une fonctionnalité exceptionnelle à une esthétique irréprochable – où le moindre défaut de surface ou écart dimensionnel peut compromettre le positionnement premium d'un produit. Lorsqu'il a eu besoin d'une coque tubulaire creuse complexe pour une gamme de produits phares, il s'est tourné vers nous après que les fabricants traditionnels n'aient pas été en mesure de répondre à ses exigences strictes en matière de complexité de forme et de qualité de surface.
Leur exigence principale était claire : un boîtier tubulaire creux sur mesure en titane de grade 5 (TC4), présentant des découpes et des courbes complexes, tout en garantissant une finition de surface impeccable, semblable à un miroir. Il ne s’agissait pas d’un simple composant ; c’était l’image même de leur futur produit, et aucun compromis n’était envisageable.
Aperçu du projet : Création d'une pièce maîtresse en titane
Le projet consistait à développer un prototype de coques tubulaires creuses complexes pour la gamme de produits haut de gamme du client. Contrairement aux boîtiers standards, ce composant exigeait des découpes précises (pour loger les composants internes et assurer la ventilation) et des courbes harmonieuses afin de capter la lumière et de mettre en valeur la texture du titane de première qualité. En tant qu'enveloppe extérieure, son apparence influençait directement la valeur perçue du produit final ; la qualité de surface et la précision dimensionnelle étaient donc essentielles au succès commercial du client.
Le client avait déjà contacté deux autres fabricants, mais tous deux se heurtaient aux difficultés d'usinage inhérentes au TC4 et à la géométrie complexe de la pièce. Il lui fallait un partenaire capable d'allier une expertise des matériaux à des compétences d'usinage de pointe afin de transformer sa conception en un produit concret et irréprochable.
Produit : Coque tubulaire creuse en titane de grade 5 (TC4)
Chaque aspect du produit a été conçu pour offrir des performances et une esthétique haut de gamme :
- Matériau : Titane de grade 5 (TC4, Ti-6Al-4V). Sélectionné pour sa combinaison inégalée de haute résistance (4 fois plus résistante que l’aluminium), de résistance à la corrosion et de brillance métallique exceptionnelle ; idéal pour les boîtiers haut de gamme exigeant à la fois durabilité et esthétique.
- Conception et dimensions : Structure tubulaire creuse complexe avec découpes précises (de 3 à 8 mm de diamètre) et courbes extérieures profilées. L’absence de surfaces planes exigeait un contrôle de précision à chaque étape d’usinage.
- Exigences clés : État de surface : Ra ≤ 0,4 μm (quasi lisse comme un miroir, sans rayures, bavures ni marques d'outils)
- Tolérance dimensionnelle : ±0,02 mm (critique pour l’ajustement des composants internes)
- Intégrité structurelle : Absence de fissures ou de microdéfauts dans les sections creuses ou les découpes.
Positionnement sur le marché : Boîtier phare de la gamme de produits haut de gamme du client, ciblant les consommateurs exigeants et les utilisateurs professionnels pour qui le design et la qualité sont primordiaux.
Principaux défis : pourquoi l’usinage traditionnel a échoué
Le projet présentait trois défis interdépendants qui rendaient les méthodes de fabrication standard impraticables, chacun étant lié aux propriétés du matériau et à la complexité de la conception :
Défi n° 1 : Le titane de grade 5 (TC4) est intrinsèquement difficile à usiner.
Le titane TC4 possède une résistance à la traction élevée (jusqu'à 1 034 MPa) et une faible conductivité thermique, ce qui entraîne une accumulation rapide de chaleur à l'interface outil-pièce pendant l'usinage. Il en résulte une usure rapide de l'outil, des ébréchures et des coupes irrégulières, problèmes qui s'accentuent lors de l'usinage de formes complexes. Les tours traditionnels ou les machines CNC mono-axe ne permettent pas de maintenir des paramètres de coupe constants, ce qui engendre des défauts de surface et des erreurs dimensionnelles.
Défi 2 : La conception complexe de tubes creux exige une commande multi-axes
La conception de la coque, combinant tubes creux, surfaces courbes et découpes précises, impliquait qu'aucun angle d'usinage unique ne permettait d'accéder à l'ensemble des éléments. Les machines CNC 3 axes classiques auraient nécessité de multiples réglages, engendrant des erreurs d'alignement. Même de faibles défauts d'alignement (de l'ordre de 0,03 mm) auraient compromis la symétrie de la pièce et son ajustement aux composants internes.
Défi 3 : Une esthétique haut de gamme ne laisse aucune place à l'imperfection
Étant donné qu'il s'agissait d'un boîtier visible, la pièce devait présenter une surface impeccable, exempte de marques d'outils, de bavures et de décoloration. La tendance du TC4 à accrocher les outils de coupe (provoquant des arrachements de surface) et la décoloration induite par la chaleur constituaient un obstacle majeur. Les techniques de post-traitement traditionnelles (comme le ponçage ou le polissage) risquant d'altérer les dimensions, la finition devait impérativement être obtenue lors de l'usinage.
Notre solution sur mesure : Usinage CNC multi-axes + Ingénierie de précision
Pour surmonter ces difficultés, nous avons combiné une technologie d'usinage de pointe, un outillage spécialisé et un contrôle rigoureux des processus, en privilégiant la « perfection de l'usinage » plutôt que les corrections après traitement :
Solution 1 : Usinage CNC 5 axes pour géométrie complexe
Nous avons déployé nos centres d'usinage CNC 5 axes de haute précision, qui permettent un contrôle simultané de tous les axes. Cela nous a permis d'usiner les surfaces courbes, le noyau creux et les découpes de la coque en une seule opération, éliminant ainsi les erreurs d'alignement liées aux changements d'outils multiples. La capacité du système 5 axes à ajuster l'angle de la pièce en temps réel a garanti un accès optimal à chaque détail grâce à une orientation optimale de l'outil, réduisant ainsi l'usure de ce dernier et améliorant la qualité de surface.
Solution 2 : Outillage spécialisé et paramètres de coupe pour TC4
Pour relever les défis d'usinage de TC4, nous avons optimisé nos paramètres d'outillage et de processus :
- Choix des outils : Nous avons utilisé des fraises en carbure ultra-dur avec revêtement TiAlN, spécialement conçues pour l’usinage du titane. Ces outils résistent à la chaleur et à l’usure, conservant ainsi un tranchant durable par rapport aux outils standards.
- Paramètres de coupe : Nos ingénieurs ont optimisé la vitesse de broche (1 500 à 2 000 tr/min) et l’avance (50 à 80 mm/min) afin d’équilibrer l’enlèvement de matière et la dissipation de chaleur. Nous avons également utilisé un système d’arrosage haute pression pour évacuer les copeaux et refroidir l’interface outil-pièce, évitant ainsi la décoloration et l’arrachement de la surface dus à la chaleur.
Solution 3 : Contrôle qualité en cours de production pour une esthétique irréprochable
Nous avons intégré des contrôles de qualité à chaque étape de l'usinage afin de garantir la perfection :
- Inspection avant usinage : La matière première TC4 a été inspectée par test ultrasonique afin de détecter les défauts internes susceptibles de provoquer des fissures lors de l'usinage.
- Contrôles en cours de processus : Après l'ébauche (enlèvement de 70 % du matériau) et avant la finition, nous utilisons une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) pour vérifier les dimensions, en ajustant la trajectoire de coupe si nécessaire pour rester dans les tolérances.
- Contrôle de l'état de surface : Pendant le processus de finition, nous utilisons un testeur de rugosité de surface portable pour vérifier la valeur Ra en temps réel et ajuster la vitesse de l'outil et la vitesse d'avance pour maintenir la valeur cible de 0,4 μm.
Fabrication des coques en titane : un processus étape par étape
La constance et la qualité exigeaient un processus structuré et traçable ; voici comment nous avons transformé du TC4 brut en boîtiers impeccables :
- Préparation des matériaux : Des barres de titane certifié de grade 5 (TC4) (Ti-6Al-4V) ont été utilisées et découpées en ébauches cylindriques. Chaque ébauche a subi un contrôle par ultrasons afin de garantir l’absence de fissures internes et d’impuretés.
- Ébauche : L’excédent de matière est enlevé à l’aide d’une machine-outil à commande numérique à cinq axes afin de former une structure tubulaire creuse de base. Pour garantir la précision dimensionnelle lors de la finition, une tolérance de 0,1 mm a été prévue.
- Finition de précision : Utilisation d’outils de finition en carbure revêtu pour l’usinage des courbes, des découpes et du noyau creux interne. Un système de refroidissement haute pression continu a été utilisé pour maintenir la qualité de surface. Cette étape a nécessité 2,5 heures par pièce — un processus lent et précis afin d’éviter tout défaut.
- Ébavurage et polissage : Un ébavurage manuel a été réalisé à l’aide d’outils à pointe diamantée (afin d’éviter les rayures), suivi d’un polissage de précision final avec une meule et une pâte à polir compatible avec le titane. L’état de surface obtenu est ainsi inférieur ou égal à 0,4 µm (Ra ≤ 0,4 µm) sans modification dimensionnelle.
- Audit qualité final : Chaque prototype a subi une inspection en 3 étapes : Contrôle dimensionnel avec une machine à mesurer tridimensionnelle (vérification de la tolérance ±0,02 mm)
- Contrôle de l'état de surface avec un profilomètre
- Inspection visuelle sous éclairage LED (pour détecter les rayures ou imperfections microscopiques)
Résultats : Prototypes impeccables et engagement envers la production
Nous avons livré le lot de prototypes dans les délais prévus, et la réaction du client a été immédiate. Son équipe d'ingénierie a effectué des tests rigoureux, incluant la vérification dimensionnelle, des contrôles d'ajustement avec les composants internes et des évaluations de la qualité de surface. Les prototypes ont dépassé leurs attentes.
« Ces coques en titane sont irréprochables : chaque courbe est précise, la surface est impeccable et elles s’adaptent parfaitement à nos composants internes. Nous avons déjà collaboré avec des fabricants de titane, mais ce niveau de détail fait figure de référence dans le secteur. Nous sommes prêts à lancer la production. »— Directeur R&D du client
Encouragé par le succès du prototype, le client a confirmé une commande d'essai de 100 unités, prévue pour janvier. Il a également fait part de son intention d'étendre notre partenariat à d'autres boîtiers complexes en titane et en aluminium pour sa gamme de produits 2025, transformant ainsi un projet de prototype en une collaboration à long terme.
Valeur client : au-delà d'une pièce – un facteur de différenciation concurrentielle
Notre solution a apporté une valeur ajoutée qui allait bien au-delà d'une simple coque de haute qualité :
- Valorisation de la marque : Le boîtier en titane impeccable a sublimé le produit phare du client, renforçant ainsi sa position sur le marché haut de gamme.
- Gain de temps : En livrant des prototypes prêts pour la production (sans refonte ni retouche), nous réduisons le délai de mise sur le marché du client de 6 semaines.
- Réduction des risques : Notre contrôle qualité en cours de production a éliminé le risque de pièces défectueuses, un point crucial pour un matériau coûteux comme le TC4.
- Évolutivité : Notre configuration CNC 5 axes est prête à évoluer des prototypes à la production en grande série, garantissant une qualité constante même lorsque la demande du client augmente.
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