La demande d'usinage CNC de pièces pour véhicules à énergie nouvelle explose : l'allègement et la dissipation thermique sont essentiels.

L'enquête a suivi un cadre de conception structuré. Les composants ont été sélectionnés à partir de sous-systèmes critiques de véhicules électriques (VE), notamment les boîtiers de batterie, les supports de moteur et les plaques de refroidissement. Des modèles de conception ont été préparés à l'aide de SolidWorks, garantissant une définition précise des tolérances dimensionnelles et des états de surface.

Les données sur les propriétés des matériaux ont été collectées à partir des fiches techniques des fabricants et vérifiées par rapport aux normes ASTM et ISO. Les paramètres du processus d'usinage ont été dérivés de rapports industriels antérieurs et validés par des essais de production dans un centre d'usinage CNC.

• Équipement d'usinage: Centre d'usinage vertical à 5 axes avec surveillance en temps réel.
• Matériaux: Alliages d'aluminium (6061, 7075), acier inoxydable (304, 316L).
• Simulation: Analyse par éléments finis (ANSYS) pour modéliser la dissipation thermique sous charge.
• Métriques d'évaluation: Précision dimensionnelle (±0,01 mm), rugosité de surface (Ra ≤ 0,8 μm) et coefficient de transfert de chaleur.

Tous les paramètres et configurations de test ont été documentés pour assurer la reproductibilité.

Les alliages d'aluminium ont permis de réduire le poids jusqu'à 45 % par rapport aux composants en acier inoxydable de résistance égale. Les plaques de refroidissement en aluminium usiné ont présenté une conductivité thermique améliorée, favorisant l'efficacité du système de batterie.

Tableau 1 Propriétés mécaniques et thermiques des matériaux testés

Les résultats de simulation (Fig. 1) montrent que les plaques en aluminium ont atteint des températures de fonctionnement inférieures de 20 à 25 % sous des charges thermiques équivalentes par rapport à l'acier inoxydable. Cela favorise directement une durée de vie prolongée de la batterie et réduit les exigences du système de refroidissement.

Figure 1 Répartition de la température dans les plaques de refroidissement en aluminium par rapport à l'acier inoxydable.

Par rapport aux études industrielles antérieures (Li et al., 2022 ; Zhang & Chen, 2023), les résultats confirment que la précision de l'usinage CNC améliore encore les performances des alliages légers. Contrairement aux composants moulés ou estampés, les pièces usinées ont démontré un contrôle de tolérance supérieur, essentiel pour l'assemblage dans les VE.

Les avantages observés découlent de la conductivité thermique élevée des alliages d'aluminium et de la précision réalisable avec l'usinage CNC. L'acier inoxydable reste indispensable pour les pièces nécessitant une durabilité exceptionnelle, telles que les supports structurels, où les marges de sécurité doivent être maintenues.

Les résultats sont basés sur des conditions de laboratoire contrôlées avec une production en série limitée. Des essais industriels à grande échelle peuvent révéler des défis supplémentaires tels que l'usure des outils et le rapport coût-efficacité dans la production de masse.

Pour les fabricants, l'adoption de l'usinage CNC pour les composants de VE permet d'équilibrer l'allègement et les performances. L'intégration de matériaux hybrides — aluminium pour la gestion thermique et acier inoxydable pour les charges structurelles — offre des solutions optimisées.

Les résultats confirment que l'usinage CNC est essentiel pour faire progresser la production de pièces de VE. Les alliages d'aluminium offrent une réduction de poids et des performances thermiques supérieures, tandis que l'acier inoxydable assure la sécurité structurelle. La combinaison des deux matériaux grâce à l'usinage de précision soutient l'évolution des besoins des VE. Les recherches futures devraient se concentrer sur les processus hybrides intégrant la CNC à la fabrication additive afin d'améliorer davantage la flexibilité de conception et la rentabilité.