Le secteur énergétique est essentiel à la société moderne, alimentant en continu tous nos appareils et notre industrie. Par conséquent, cette production d'énergie constante et indispensable requiert des équipements de pointe, des vannes hydrauliques pour l'industrie pétrolière et gazière aux cellules solaires en passant par les pièces d'éoliennes. L'usinage CNC s'est avéré crucial dans la fabrication de ces dispositifs complexes.
Outre l'aérospatiale et l'automobile, la production d'énergie est l'un des secteurs les plus importants applications de l'usinage CNCCependant, le secteur de l'énergie se trouve à un tournant décisif : il devra peut-être intégrer des formes d'énergie plus récentes et plus propres aux côtés des sources d'énergie conventionnelles, voire (plus radicalement) abandonner complètement le pétrole et le gaz au profit des énergies renouvelables. Après tout, le secteur des énergies renouvelables a connu une croissance annuelle de 5 % entre 2007 et 2017, portée par la multiplication des initiatives et un soutien international croissant.
De manière générale, l'usinage CNC et les techniques d'usinage avancées permettront d'améliorer la qualité et l'efficacité des outils et composants de production d'énergie. Cet article examinera quelques-unes des principales façons dont le CNC joue un rôle crucial dans cette évolution.
Parcs éoliens
La production d'énergie éolienne exige des pièces robustes et durables, capables de résister à des contraintes énormes tout en conservant leur précision. Les fabricants doivent produire des pales précises pour supporter la pression du vent avec une usure minimale. L'usinage des métaux et des fibres de carbone s'est avéré crucial non seulement pour la fabrication des pales, mais aussi pour des pièces comme les roulements géants qui permettent d'ajuster l'angle. Grâce à l'usinage CNC, ces roulements, indispensables au mécanisme d'ajustement d'une éolienne, peuvent être fabriqués avec une précision généralement réservée aux pièces plus petites. Ces pièces massives, dont la mobilité influe considérablement sur leurs performances, doivent (à l'instar des pales de moteurs d'avion) être extrêmement précises.
Généralement, les tours multifonctions sont utilisés pour engrenage, les carters de boîte de vitesses et les rotors. Compte tenu de la taille d'une éolienne moyenne, elle nécessite des machines imposantes et robustes, avec Environ 90 % de la fabrication des roues dentées implique la découpe du métalDe nos jours, ce procédé est principalement réalisé par fraisage d'engrenages, à l'aide d'une fraise-mère ou d'une fraise à disque. De même, les perceuses à commande numérique sont fréquemment utilisées pour le perçage des tubes des échangeurs de chaleur destinés à divers systèmes énergétiques.
Pour les éoliennes, il est nécessaire de disposer de machines à commande numérique (CNC) capables d'usiner des matériaux composites tels que des plastiques renforcés de fibres de carbone ou de verre. Concernant les matériaux, la fibre de verre à âme creuse, l'aluminium et les bois légers peuvent également être utilisés pour les pales de rotor. Le profil de la plupart des pales étant très similaire à celui des pales d'avion, ces machines requièrent une grande précision.
Énergie solaire
Outre les panneaux solaires eux-mêmes, diverses pièces nécessitent une fabrication de précision, comme les cadres, les rails arrière et les rails de support. Les fraiseuses et les perceuses sont idéales pour ces projets, et de nombreuses entreprises commercialisent leurs machines CNC spécifiquement conçues pour la production de pièces de panneaux solaires. Même les grandes lignes de production de panneaux solaires intègrent plusieurs types de procédés CNC, comme la découpe et le perçage, mais requièrent également de nombreux procédés non CNC, associés à la présence d'opérateurs travaillant simultanément.
Les lignes de production étant souvent imposantes et complexes, des entreprises comme Fanuc proposent des bras robotisés polyvalents capables de manipuler des formes avec une plus grande flexibilité et un gain d'espace considérable. De même, des sociétés comme Beamcut offrent des logiciels spécialisés dans la fabrication de panneaux solaires qui simplifient le processus et ne nécessitent qu'un seul opérateur. C'est ainsi que les machines à commande numérique (CNC) permettent de gagner de l'espace et d'optimiser l'utilisation de la main-d'œuvre.
Les fabricants de panneaux solaires utilisent fréquemment des centres d'usinage et des machines de découpe au fil pour la fabrication des cadres et des boîtiers. Les machines de découpe plasma et laser à fibre sont souvent spécialisées dans la fabrication de panneaux solaires, différents lasers étant fréquemment utilisés pour le découpage des panneaux eux-mêmes. De même, des entreprises comme Protolabs combinent usinage CNC et impression 3D pour produire des panneaux solaires. Cela indique qu'il existe un potentiel pour la fabrication hybride dans le secteur de l'énergie solaire.
Énergie hydraulique
Les turbines et les générateurs hydroélectriques ne sont pas de simples machines imposantes. Ils doivent également résister à la pression et à l'eau et être composés de métaux aux propriétés similaires, souvent en acier au carbone ou en acier inoxydable. Partout dans le monde, des entreprises utilisent les technologies CNC pour fabriquer toutes sortes de composants, des simples arbres et bagues aux carters, roues et couvercles de turbines hydroélectriques.
Cela implique les opérations classiques de tournage, d'alésage et de fraisage, mais souvent à une échelle beaucoup plus importante, selon les besoins de la centrale. À titre d'exemple, Canyon Hydro, en Amérique du Nord, utilise une fraiseuse CNC 7 axes capable de fabriquer des turbines hydroélectriques Pelton et Francis jusqu'à 4,9 mètres de diamètre et pesant 25 tonnes. Cette machine CNC corrige les imperfections mineures (mais potentiellement importantes) de la turbine. Elle fait partie des nombreuses autres machines présentes dans leur centre de fabrication. À une échelle encore plus grande, l'usine Voith Hydro de York usine des pièces pouvant dépasser 12,8 mètres de diamètre et peser plus de 350 tonnes.
Outre les turbines, le fraisage CNC et d'autres technologies d'usinage sont utilisés pour la fabrication des vannes de barrages et de centrales hydroélectriques. Dans certains cas, le développement de diverses machines CNC a permis de produire ces pièces sur place, au lieu de les faire venir d'une usine éloignée.
De manière générale, le secteur des énergies vertes bénéficie énormément de l'usinage CNC et des technologies modernes. Nous n'avons fait qu'effleurer leur potentiel, et pourtant, les applications, les avantages et les cas d'utilisation sont déjà nombreux.
