Extrusions d'aluminium sur mesure : plus abordables que vous ne le pensez

Cet ensemble d'extrusion, utilisé pour un limon d'escalier flottant, est une conception modulaire qui comprend deux extrusions personnalisées en aluminium 6005A. Les assemblages à emboîtement en trois pièces se connectent à des canaux spécialement conçus qui sont joints sans fabrication. Photo gracieuseté d'Almag Aluminium Inc., Brampton, ON Canada.

Alors que l'acier est un matériau de choix dans de nombreuses industries, y compris la construction, l'aluminium a beaucoup à offrir. Connu pour son poids, sa solidité, sa durabilité, sa résistance à la corrosion, son faible entretien et ses options de finition, l'aluminium peut aider un concepteur de produit ou un architecte à atteindre des destinations que l'acier ne peut atteindre. En tant que l'un des matériaux industriels les plus recyclés, il apporte également une contribution substantielle aux efforts de développement durable.

Les composants en aluminium extrudé sont bien adaptés pour une utilisation dans les cadres de porte, les fenêtres, les murs-rideaux, les auvents, les pare-soleil, les luminaires et les systèmes de main courante, et bien que l'aluminium soit facilement disponible dans de nombreux profils standard, ce n'est pas la fin de la route. Si vous recherchez quelque chose d'unique ou de distinctif, les profilés extrudés personnalisés offrent des possibilités presque infinies de créer quelque chose de nouveau et d'unique. Vous pourriez hésiter à vous aventurer en territoire inconnu où se cachent des coûts supplémentaires et des délais plus longs. Cependant, si vous êtes prêt à emprunter un chemin moins fréquenté, vous pourriez être récompensé par des résultats spectaculaires : un élément de design distinctif, une fonction améliorée et une plus grande valeur. Un peu d'investigation et de préparation peut aider un designer ou un architecte à créer un produit ou un bâtiment avec distinction et différenciation.

Si vous n'êtes pas familier avec les extrusions d'aluminium, pour commencer, il vous suffit de savoir où trouver des informations solides. Deux publications clés sont Aluminium Standards and Data et Aluminium Design Manual, toutes deux publiées par l'Aluminum Association. Une autre ressource essentielle est la connaissance de l'extrudeuse. Les extrudeuses varient en termes d'équipement, d'expertise et de capacité, donc magasiner tôt et apprendre autant que possible peut vous aider à planifier votre projet tout en réduisant les coûts. Le Conseil des extrudeuses d'aluminium maintient une base de données des membres qui aide à réduire les extrudeuses par zone géographique et capacité d'extrusion.

Les deux principaux facteurs qui régissent une extrusion d'aluminium sur mesure concernent la faisabilité et le financement. Il s'agit du poids de la forme proposée par pied linéaire et de la taille du cercle.

La combinaison de ces deux critères n'est pas aussi compliquée qu'il n'y paraît ; il se réfère simplement au rapport entre l'épaisseur du matériau et la taille de son profil. Les presses à extrusion varient dans leur capacité, donc trouver une extrudeuse qui peut faire un profil particulier est une question de magasinage.

Par exemple, considérez un profil de 1 à 10 pouces de diamètre et d'une section de 1 à 2,5 pouces carrés. Ce n'est pas particulièrement difficile et la probabilité de trouver une extrudeuse capable de le gérer est très bonne. Cependant, un profil qui dépasse un cercle circonscrit de 14 po. dia. qui a une section supérieure à 10 pouces carrés est quelque peu difficile et nécessitera plus de recherche pour trouver une presse à extrusion qui peut le gérer (voirFigure 1).

Le coût principal est la filière d'extrusion. Il se chiffrera probablement en milliers de dollars, mais il s'agit encore d'un montant relativement faible dans le cadre d'un projet architectural complet. De plus, les délais de livraison sont souvent inférieurs à un mois. Ces facteurs contribuent à l'abordabilité de l'extrusion personnalisée, y compris le prototypage à grande échelle et les révisions ultérieures, si nécessaire.

L'outillage pour une machine à cintrer et les dispositifs de contrôle sur mesure augmentent également le coût du projet, il est donc préférable de consulter un extrudeur qui possède une expérience pertinente pour éviter les coûts imprévus et les mauvaises surprises.

Les minimums de commande sont une dernière considération pratique. La plupart des extrudeuses ont une taille de commande minimale, souvent de 1 000 à 2 000 livres par forme. Dans certains cas, des frais de commande sont une alternative pour un petit lot. Bien qu'un minimum indiqué puisse être un obstacle pour le prototypage ou lorsqu'une petite commande est nécessaire en tant qu'accessoire pour une extrusion à volume plus élevé, gardez à l'esprit qu'un minimum indiqué peut être négociable.

Bien que les limites des formes extrudées soient délimitées par certaines considérations pratiques, elles offrent une polyvalence et une liberté de conception substantielles. Gardez à l'esprit qu'il ne s'agit pas de choisir un profil standard et de développer un design ; il s'agit de créer un nouveau profil à partir de zéro. Le processus d'extrusion place le métal là où vous le souhaitez à des fins esthétiques, structurelles ou fonctionnelles. Pleines ou creuses, les formes peuvent être personnalisées pour atteindre au mieux leur destination.

Figure 1 La disponibilité du profilé en aluminium extrudé dépend de la capacité de l'extrudeuse. L=disponibilité limitée ; G = généralement disponible ; W = largement disponible.

Sélection d'alliage. L'aluminium est disponible dans une grande variété d'alliages et d'états. Pour la plupart des applications de bâtiment et de construction, les alliages de la série 6XXX sont idéaux. Alors que d'autres alliages peuvent fournir une plus grande résistance, une conductivité électrique, d'autres fonctionnalités, la série 6XXX est considérée comme ayant la meilleure combinaison de caractéristiques pour la construction.

Les alliages à considérer incluent 6060, 6063, 6061 et 6005A. Les deux premiers sont généralement préférés lorsque l'aspect esthétique est une considération primordiale ; les deux derniers sont préférés lorsque les considérations structurelles sont primordiales.

Les alliages 6063, 6060 et leurs variantes ont la résistance la plus faible et des coûts légèrement inférieurs à ceux des autres tout en offrant une meilleure extrudabilité et une meilleure finition de surface. Ceux-ci sont appropriés pour des utilisations telles que les luminaires, les meubles et les portes d'entrée - des applications dans lesquelles les propriétés telles que la limite d'élasticité minimale et la résistance à la traction ultime ne sont pas les principales considérations, mais où le flambage élastique ou la déflexion est primordiale. Les alliages 6060 et 6063 ne sont pas aussi solides en limite d'élasticité minimale et en résistance à la traction ultime, mais fonctionnent de la même manière que les alliages 6061 et 6005A en flambage et en déflexion. Le module d'élasticité ne varie pas beaucoup entre les alliages d'aluminium, de sorte qu'un alliage à plus haute résistance pourrait offrir peu d'avantages en matière de déflexion.

Parce que ces alliages ont une bonne finition de surface, ils sont privilégiés pour les applications nécessitant une peinture ou une finition anodisée pour des raisons esthétiques.

L'alliage 6061 et ses variantes ont une résistance élevée, mais cela a un prix car ils ont une extrudabilité plus faible. L'état de surface est moins esthétique que celui des 6063 et 6060.

Notez que 6061 est souvent spécifié car les architectes et les concepteurs le connaissent bien. Souvent, le 6005A convient mieux, selon l'application spécifique.

L'alliage 6005A est un développement plus récent que beaucoup d'autres. Il offre une résistance élevée, une bonne extrudabilité et une finition de surface favorable à un coût modéré. Moins sensible à la trempe que le 6061, il est moins susceptible de souffrir de distorsion due à la trempe à l'eau.

Conception de profil. Un extrudeur expert peut être très utile pour la conception de profilés, surtout si vous débutez dans l'extrusion. Souvent, des différences subtiles dans la conception d'un profil entraînent des différences de coût substantielles.

Tout d'abord, sortez des sentiers battus. Rectangle, L, C, I et tubulaire sont excellents pour de nombreuses applications, mais l'avantage de l'extrusion est la liberté de conception. Le processus met le métal là où il est nécessaire. Vous ne voulez pas réinventer le L, le C ou le I, alors pensez grand.

Deuxièmement, restez simple. Pour améliorer les chances d'une exécution réussie tout en contrôlant les coûts :

Unique ne veut pas dire complexe. Un design unique, audacieux et accrocheur peut être un design simple.

Tolérances et spécifications de surface. Les tolérances standard de l'industrie sont répertoriées dans les normes et données sur l'aluminium. Notez que de nombreuses extrudeuses ont des tolérances nettement plus strictes que les tolérances commerciales standard. Par conséquent, une discussion avec votre extrudeuse peut vous éclairer sur les tolérances disponibles, ainsi que sur le coût associé aux tolérances. C'est également un bon moment pour discuter de toutes les parties du projet qui seront visibles et de la finition de surface associée à ces zones.

Considérations structurelles.La création d'une structure optimale est souvent un processus itératif, en commençant par la fonction et en passant par une variété de formes, en tenant compte de la géométrie et des méthodes d'assemblage.

Le manuel de conception en aluminium est un bon point de départ. Il intègre la spécification des structures en aluminium, la base de la construction en aluminium selon le Code international du bâtiment et la plupart des codes des États et des municipalités des États-Unis. il traite également de la conception de la résistance admissible ; traite de la conception des facteurs de charge et de résistance ; et fournit des données clés pour la conception d'éléments extrudés en traction, compression, flexion et cisaillement.

Le matériel contenu dans la publication peut vous aider à :

Finition. Lors de l'extrusion, l'aluminium forme instantanément un film d'oxyde tenace qui offre une protection contre la corrosion. Une finition supplémentaire n'est généralement pas nécessaire, sauf pour des raisons esthétiques ou des conditions de service sévères (par exemple, des environnements caractérisés par des embruns salins ou une forte pollution). Lorsqu'une finition supplémentaire est souhaitée, l'anodisation ou la peinture, liquide ou en poudre, sont des choix courants, bien que dans certains cas, le concepteur spécifie un processus de finition mécanique tel que le brossage ou le sablage.

La plupart des extrudeuses ont soit des capacités de peinture ou d'anodisation en interne, soit elles ont établi des relations de service de finition qui leur permettent de fournir un composant fini et fabriqué. Les spécifications 2603, 2604 et 2605 de l'American Architectural Manufacturers Association (AAMA) définissent les performances et les paramètres de finition de la peinture, tandis que les spécifications AAMA 611 Classe l et Classe ll définissent les performances d'anodisation.

Une dernière considération est le contenu recyclé. L'aluminium peut être recyclé à l'infini sans dégradation des propriétés physiques. L'utilisation d'aluminium recyclé plutôt que d'aluminium primaire comme matière première d'extrusion réduit considérablement l'empreinte carbone des pièces extrudées résultantes, car l'aluminium recyclé ne nécessite que 8 % d'énergie pour être produit par rapport à l'aluminium primaire. Une récente analyse du cycle de vie réalisée par l'Aluminium Extruders Council montre que les extrudeuses nord-américaines ont utilisé près de 55 % de contenu recyclé en 2015. Il est probable que le contenu recyclé ait augmenté depuis lors, car les extrudeuses ont poursuivi leurs efforts pour fournir des produits plus écologiques. Même à 55 %, les extrudeuses nord-américaines ont utilisé plus de 3,75 milliards de livres de déchets d'aluminium l'année dernière.

De nombreux extrudeurs, en particulier ceux axés sur le marché du bâtiment et de la construction, proposent systématiquement des produits avec un contenu recyclé nettement supérieur.

Conseil des extrudeuses d'aluminium, www.aec.org

L'Association de l'Aluminium, www.aluminium.org