L'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) est la forme de production automatisée la plus répandue dans les installations de fabrication modernes du monde entier. La précision et la fiabilité des commandes commandées par ordinateur ont convaincu les fabricants du monde entier d'acheter des équipements CNC et des logiciels de modélisation pour leurs lignes de production. Même si l'usinage CNC est employé dans presque toutes les industries du secteur manufacturier, il s'agit d'un développement relativement récent des moyens de production. Avant les années 1950, les machines-outils nécessitaient le plus souvent un opérateur. Les 70 dernières années ont été marquées par la transition, qui a changé le monde, de l'opération manuelle à l'usinage CNC. Cet article examine les origines de l'usinage CNC ainsi que cette même transition.

Les premiers mécanismes

L'humanité a parcouru un long chemin depuis l'époque où façonner la matière signifiait utiliser un ciseau ou un 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, John Wilkinson, un industriel anglais, a inventé la première aléseuse du monde. Elle permettait pour la première fois aux opérateurs de façonner avec précision des objets circulaires. En 1805, Joseph Marie Jacquard, un commerçant français, met au point la première méthode d'automatisation des métiers à tisser. Il utilisait des cartes perforées avec des entrées préenregistrées et les utilisait de manière séquentielle pour standardiser le fonctionnement. Son métier à tisser fut un succès et fut adopté dans toute la France, marquant ainsi la première commercialisation d'une machine automatique. La réduction des coûts et la facilité d'utilisation de ce métier à tisser ont incité d'autres personnes à appliquer progressivement les cartes perforées à une variété d'applications, du déplacement de leviers à la télégraphie. En 1889, Herman Hollerith, un inventeur américain, a breveté la tabulatrice capable de lire et de résumer des données à l'aide de cartes perforées. C'est la première fois que des données et des commandes automatiques peuvent être stockées à grande échelle. Suite à ces innovations, de nombreuses applications ont utilisé les cartes perforées tout au long de la première moitié du 20e siècle pour automatiser des tâches de base.

La commande numérique

Les années 1940 ont vu naître la première machine à commande numérique (CN), précurseur de l'usinage à commande numérique. Les machines à commande numérique utilisaient des commandes qui étaient saisies manuellement sur des cartes perforées et introduites dans les machines pour leur faire accomplir des tâches de production spécifiques. En utilisant des servomécanismes pour détecter la position de l'outil dans l'espace, les machines à commande numérique étaient capables de produire des biens avec plus de précision. Les besoins militaires de la Seconde Guerre mondiale ont poussé les entreprises fournissant l'armée de l'air américaine à rechercher des méthodes de CN de plus en plus efficaces pour produire des avions et des armes standardisés avec une précision inégalée. Jusqu'au milieu des années 1950, la technologie CN a été adoptée par plusieurs entreprises industrielles autres que les fournisseurs militaires. En raison des avantages économiques perçus de l'automatisation des machines-outils, la CN a rapidement été saluée comme l'innovation de la décennie dans le secteur manufacturier, permettant aux entreprises de réduire les coûts de main-d'œuvre et d'améliorer la qualité.

La CN à part entière

La programmation manuelle était plus efficace que l'absence totale de programmation, mais elle nécessitait toujours une expertise très pointue pour la machine spécifique à programmer. L'utilisation généralisée de l'usinage à commande numérique a conduit les ingénieurs et les industriels à rechercher un langage de programmation standardisé. En 1956, le premier plan du langage APT (Automated Programmed Tool) a été créé, à la demande de l'armée de l'air américaine. À partir de ce moment, les ordinateurs dotés d'un langage de programmation standardisé ont été utilisés pour l'usinage. Le prix des ordinateurs a fortement baissé grâce aux avancées technologiques des années 1960 et 1970, ce qui a permis à l'usinage CNC de devenir plus abordable pour les installations industrielles à petite échelle. Ainsi, la popularisation de l'usinage CNC a permis de fabriquer tous les types de produits avec plus de cohérence et de qualité. Les années 1990 ont vu la démocratisation des logiciels de modélisation 3D, qui ont donné aux concepteurs de produits un moyen facile de modifier les commandes et les exigences. Aujourd'hui, les logiciels d'usinage CNC ont une multitude de capacités supplémentaires, notamment des applications de maintenance et de fiabilité.

Et pour l'avenir?

Sans aucun doute, l'usinage à commande numérique a radicalement changé la fabrication, le modèle économique autant que la conception des produits. De nombreux observateurs du secteur de la fabrication ont fait savoir que la prochaine transition dans l'usinage sera aussi radicale, sinon plus, que le passage de l'usinage manuel à l'usinage CNC. Les analyses de données sur les modes de défaillance et la qualité sont déjà monnaie courante. Toutefois, l'avènement de l'intelligence artificielle appliquée à l'usinage CNC pourrait changer la donne. Dans un avenir proche, le "contrôle" dans la CNC pourrait ne plus dépendre en permanence d'un intervenant humain. Les machines pourraient améliorer en permanence leurs processus en utilisant les données collectées. Les coûts et la qualité pourraient à nouveau être améliorés, ce qui entraînerait une nouvelle révolution dans l'automatisation.

Article rédigé par Thomas Stringer pour Axya Manufacturing. Publié à l'origine sur Medium.