L'usinage par commande numérique par calculateur (CNC) est la forme de production automatisée la plus répandue dans les usines modernes du monde entier. La précision et la fiabilité des commandes informatiques ont convaincu les fabricants d'équiper leurs lignes de production de machines CNC et de logiciels de modélisation. Bien que l'usinage CNC soit utilisé dans presque tous les secteurs manufacturiers, il s'agit d'une avancée relativement récente. Avant les années 1950, les machines-outils nécessitaient généralement un opérateur. Les 70 dernières années ont été marquées par la transition historique de l'exploitation manuelle vers l'usinage CNC. Cet article examine les origines de l'usinage CNC ainsi que cette transition.

Premiers mécanismes

L'humanité a fait bien du chemin depuis l'époque où façonner la matière se faisait au burin et au marteau. Le premier pas vers l'usinage CNC moderne a été franchi lors de la première révolution industrielle avec l'apparition des machines-outils. En 1775, l'industriel anglais John Wilkinson a inventé la première aléseuse au monde, permettant pour la première fois de façonner des objets circulaires avec précision. En 1805, Joseph Marie Jacquard, un commerçant français, a mis au point la première méthode d'automatisation des métiers à tisser à l'aide de cartes perforées lues séquentiellement pour standardiser l'opération. Son métier à tisser a connu un franc succès en France, marquant la première commercialisation d'une machine automatique. La réduction des coûts et la facilité d'utilisation de ce métier ont incité à appliquer progressivement les cartes perforées à d'autres domaines, des leviers mobiles à la télégraphie. En 1889, l'inventeur américain Herman Hollerith a breveté la machine tabulatrice capable de lire et de synthétiser des données grâce à ces cartes. C'était la première fois que des données et des commandes automatiques pouvaient être stockées à grande échelle. Suite à ces innovations, de nombreuses applications ont utilisé les cartes perforées durant la première moitié du XXe siècle pour automatiser des tâches de base.

La commande numérique

Les années 1940 ont vu naître la première machine à commande numérique (NC), précurseur de l'usinage CNC. Les machines NC utilisaient des commandes saisies manuellement sur des cartes perforées pour accomplir des tâches de production spécifiques. Grâce à des servomécanismes détectant la position de l'outil dans l'espace, les machines NC produisaient des biens avec plus de précision. Les besoins militaires de la Seconde Guerre mondiale ont poussé les fournisseurs de l'armée de l'air américaine à chercher des méthodes de NC toujours plus efficaces pour produire des avions et des armes standardisés avec une précision inégalée. Jusqu'au milieu des années 1950, la technologie NC a été adoptée par plusieurs entreprises industrielles au-delà du secteur militaire. En raison des avantages économiques attendus de l'automatisation, la NC a rapidement été saluée comme l'innovation de la décennie dans le secteur manufacturier, permettant de réduire les coûts de main-d'œuvre et d'améliorer la qualité.

L'avènement du CNC

La programmation manuelle était plus efficace que l'absence de programmation, mais elle exigeait une expertise très pointue pour chaque machine. L'utilisation généralisée de l'usinage NC a poussé les ingénieurs et les industriels à rechercher un langage de programmation standardisé. En 1956, le premier projet de langage APT (Automated Programmed Tool) a été créé sous l'impulsion de l'armée de l'air américaine. Dès lors, des ordinateurs dotés d'un langage standardisé ont été utilisés pour l'usinage. Les progrès technologiques des années 1960 et 1970 ont grandement réduit le prix des ordinateurs, rendant l'usinage CNC accessible aux plus petites structures industrielles. La popularisation du CNC a ainsi permis de produire tous types d'articles avec une uniformité et une qualité accrues. Les années 1990 ont vu la démocratisation des logiciels de modélisation 3D, offrant aux concepteurs un moyen simple de modifier les commandes et les exigences. Aujourd'hui, les logiciels d'usinage CNC offrent d'innombrables fonctionnalités supplémentaires, notamment des applications de maintenance et de fiabilité.

Quelle est la prochaine étape?

L'usinage CNC a radicalement transformé le secteur manufacturier, tant les modèles d'affaires que la conception de produits. De nombreux observateurs estiment que la prochaine transition dans l'usinage sera tout aussi radicale, sinon plus, que le passage de l'usinage manuel au CNC. L'analyse des données de défaillance et de qualité est déjà courante. Toutefois, l'avènement de l'intelligence artificielle appliquée à l'usinage CNC pourrait changer la donne. Dans un avenir proche, le contrôle de la machine pourrait ne plus dépendre d'un humain en permanence. Les machines pourraient améliorer continuellement leurs processus de façon autonome en utilisant les données collectées. Les coûts et la qualité s'en trouveraient encore optimisés, menant à une nouvelle révolution de l'automatisation.

Article de Thomas Stringer. Publié initialement sur Medium.