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Conception paramétrique et diffusion sur un réseau d’espaces de fabrication

Il s'agit d'un workflow de conception présenté qui nous permettra de concevoir et de diffuser des idées avec la flexibilité intégrée requise pour exploiter le réseau émergent d'Usine-Boutiques. «Hexatable» est une étude de cas conçue par les fondateurs de MAKO alors qu'ils étaient étudiants à l'Université de la Sorbonne à Paris, en France, en collaboration avec PMClab et l'Université FABlab Sorbonne. L'idée était de développer une table pouvant être entièrement réalisée par une machine à commande numérique à 3 axes. Elle était modulaire pour permettre au fablab de disposer de tables indépendantes et de pouvoir configurer plusieurs tables pour des exercices de conférence ou de consolidation d'équipe.
  • Creator Royce S. Florian
  • Date 12/06/2019

     À Paris, nous  avons créé ce que nous appelons une «Usine-boutique». Nous travaillons avec des artistes et des designers locaux pour développer des produits adaptés à de petites machines à commande numérique : imprimantes 3D, découpeuses au laser, machines à commande numérique à 3 axes et jet d’eau.  Ces outils ont été identifiés par la communauté FABlab du MIT comme étant ceux qui mèneront l’avenir de la fabrication. Nous avons tendance à être d’accord avec eux car il s’agit de machines puissantes suffisamment compactes pour pouvoir être  installées dans des environnements urbains où la densité de population est élevée et la demande / le besoin en produits est le plus important.

     Aujourd’hui, nous devons d’abord identifier les produits et les besoins pouvant être satisfaits par ces machines. Nous n’essayons pas de trouver un problème pour une solution, mais plutôt d’identifier les types d’objets présentant des caractéristiques matérielles et physiques pouvant réellement bénéficier de la création en centre-ville.  Nos premiers objectifs sont le mobilier et l’éclairage, car ces produits peuvent être fabriqués dans le monde entier à partir de matières premières «de base». Leur taille encombrante rend leur fabrication locale extrêmement importante.

     Nous avons constaté que de nombreux types de produits ont un volume important ou une masse élevée. Leur  coût environnemental et économique final est en grande partie dû à leur transport, et non à leur production  en tant que telle! Nous imaginons un avenir dans lequel la manière dont nous consommons et fabriquons est radicalement différente pour certains types d’articles.

     Ma vision est une expérience de réalité augmentée, dans laquelle votre prochaine table  sera achetée à partir d’une application après l’avoir visualisé virtuellement dans votre espace de vie à la taille et à la profondeur que vous souhaitez. Le bouton «acheter» assurera la transaction et mettra votre achat en file d’attente dans un dossier lié à une machine à commande numérique. La machine fabriquera votre table, selon vos spécifications, au prochain moment disponible. Pour ce faire, nous devons avoir des conceptions réactives ou paramétriques capables de s’adapter et d’être transmises sur un réseau de petites machines. La difficulté réside dans les inévitables variations qui existeront sur ce réseau.

     Tous ceux qui ont  visité un atelier, un fablab ou un atelier numérique  auront vu des découpeuses au laser, des imprimantes 3D et diverses autres machines à commande numérique. Ces machines effectuent le travail final ou simplement une  étape dans la production d’une pièce donnée. Quelle que soit la destination finale de la pièce en cours de réalisation, celle-ci a sans doute commencé par une conception 2D ou 3D sur l’ordinateur de quelqu’un.

     Nous voulons présenter une façon de penser où les machines et les matériaux  guident principalement la conception. Aujourd’hui, de nombreux designers recherchent l’esthétique pure d’une pièce et tenteront de déplacer ciel et terre pour FABRIQUER cet objet. Nous  préconisons de procéder à l’inverse et de commencer par prendre en compte les matériaux et les machines que nous avons sous la main. Toutes nos conceptions doivent alors être créées pour s’adapter à ce réseau. Cela a des impacts fondamentaux sur la manière dont nos conceptions sont générées. Dès le début de notre processus de conception, nous devons prendre en compte de nombreux éléments secondaires à l’objet qui auront un impact direct sur la conception.

     Les Usine-Boutiques doivent également pouvoir faire beaucoup avec très peu. Nous devons disposer de matériaux normalisés pouvant être exploités pour un grand nombre de produits et d’outils standardisés pour lesquels l’usinage assisté par intelligence artificielle connaît déjà la vitesse de coupe optimisée. Il n’y aura pas de temps pour essais et erreurs, chaque Joule compte. Cependant, ce système ne doit pas être totalement rigide. Certaines régions peuvent avoir des matériaux vendus dans différents formats ou utiliser différentes unités de mesure. Les outils trouvés dans une région peuvent ne jamais être exactement les mêmes que ceux trouvés dans une autre. La flexibilité doit être inhérente pour croître, se diversifier et s’adapter. Le moyen le plus efficace d’inclure cette flexibilité requise est une bonne conception paramétrique.

POUR TÉLÉCHARGER LA MODEL : Hexagon_Table_Mk.3. v43

Hexatable

     Il s’agit d’un workflow de conception déjà présenté qui nous permettra de concevoir et de diffuser des idées avec la flexibilité intégrée requise pour exploiter le réseau émergent d’Usine-Boutiques. «Hexatable» est une étude de cas conçue par les fondateurs de MAKO alors qu’ils étaient étudiants à l’Université de la Sorbonne à Paris, en France, en collaboration avec PMClab et l’Université FABlab Sorbonne. L’idée était de développer une table pouvant être entièrement réalisée par une machine à commande numérique à 3 axes. Elle était modulaire pour permettre au fablab de disposer de tables indépendantes et de pouvoir configurer plusieurs tables pour des exercices de conférence ou  d’autres activités en équipe.

     Au cours de cette expérience, nous avons créé une méthode de modélisation consistant à créer un fichier 3D utilisant plusieurs niveaux de hiérarchie afin de permettre une conception paramétrique, une mise en page et un chemin CNC dans le même fichier. Les fichiers sont partagés  dans cet article dans leur fichier source afin que la communauté puisse l’analyser, le jeter ou l’améliorer correctement. La conception de la table est entièrement paramétrique, ce qui permet d’adapter :

  1. Taille
  2. Largeur
  3. Epaisseur du matériau (mm OU impérial)
  4. Dimensions du panneau de fournisseur
  5. Dimensions du panneau de la machine
  6. Rayon de l’outil
  7. Les tolérances
  8. Diamètre de la goupille

     Ce faisant, nous accordons un certain niveau de flexibilité aux fabricants du monde entier pour créer  cette table. Un client peut vouloir une table basse ou une table haute. Le fabricant peut s’adapter à son client et créer le g-code en moins de cinq clics. Votre fournisseur de bois peut vendre des panneaux plus grands que ceux que j’ai achetés à Paris, la mise en page de votre pièce peut être automatisée en modifiant 2 paramètres.

     Il existe des limites évidentes et il est possible de demander une table trop grande pour vos panneaux et le programme échouera. D’autre part, vous pouvez demander qu’elle soit faite en papier, donc  les G-Codes fonctionneront, mais le produit sera trop faible pour être utilisé. Je présente ce modèle comme un très bon croquis, mais une conception générative adaptative associée à une simulation 3D de qualité doit être incluse dans ce modèle pour le compléter.

Principaux éléments de conception du Hexatable :

  1. Le but de cet article n’est pas de promouvoir ce tableau, mais le concept de conception paramétrique totale utilisé pour le concevoir. Néanmoins, voici quelques facteurs externes qui ont influencé la conception :
  2. La forme hexagonale a été choisie pour permettre la modularité.
  3. L’utilisation de la machine à commande numérique était due au fait qu’il s’agissait de la plus grande machine que nous possédions et de sa capacité à couper du MDF épais.  Elle était la plus adaptée à faire le travail.
  4. Le MDF ou contreplaqué a été choisi à l’origine car il s’agit d’un matériau très «propre», car il peut être fabriqué à partir de déchets de bois recyclés industriels. Il est également facile à  obtenir pour beaucoup de gens.
  5. Nous voulions des pièces longues et droites afin que je puisse facilement les imbriquer sur un panneau afin de réduire les déchets.
  6. Les longues pièces droites nous ont permis de placer toutes les pièces porteuses parallèlement au grain du bois si nous avions opté pour du contreplaqué.
  7. Toutes les pièces s’emboîtent sans utiliser de vis, d’écrous ou de boulons.
  8. Le plateau de la table était en deux parties, de sorte qu’il puisse passer par des portes standard.

Hiérarchie des fichiers 3D :

     Chez MAKO, nous utilisons Autodesk FUSION 360, mais nous avons proposé une présentation générale qui devrait s’adapter à de nombreux logiciels de conception offrant une distinction entre «assemblage» et «pièce». Il existe un certain nombre de fichiers de CAO professionnels qui intègrent le FAO et peuvent gérer des assemblages de pièces.

     Vous trouverez ci-dessous une “image conceptuelle” de notre hiérarchie interne de fichiers CAO

     L’homme crée et gère à la fois les «paramètres» et la création du «fichier 3D» (dans ce cas, le tableau).

 

     Dans le fichier 3D, nous avons 2 hiérarchies de niveau 2 :

  1. La «conception»: Il s’agit du fichier de travail. Elle contient toutes les opérations et les modifications apportées à la conception de l’article.
    1. Dans la conception, nous pouvons avoir une grande quantité de pièces individuelles, de sous-ensembles ou même de super-assemblages constitués de groupes d’assemblages.
    2. L’ordre dans lequel nous créons ces assemblages peut dépendre du type de matériau, ou du procédé de fabrication. De la même manière, votre dernière partie peut être constituée d’un assemblage de composants, chacun étant modélisé individuellement lorsqu’il est fabriqué sur différentes lignes de production. La façon dont nous concevons notre pièce est en grande partie personnelle et peut  varier d’un projet à l’autre.
  2. La “Mise en page” : Ce groupe contient 2 groupes de niveau 3 :
    1. Nous créons le format de matériel des fournisseurs. Dans notre cas, il s’agit d’un grand panneau de bois destiné à une machine à commande numérique à 3 axes.
    2. Une copie de chaque pièce finale de la conception. Comme notre logiciel préféré enregistre chaque opération chronologiquement, il nous permet d’avoir la pièce la plus à jour. Il est créé après la conception finale. Également, tous les «joints» et relations d’assemblage de «Conception» ne s’appliqueront plus à la pièce copiée. Cela nous permet d’imbriquer toutes les pièces sur le «matériau fournisseur» à l’aide de fonctions paramétriques; en gardant la mise en page adaptative.

Finalement,

     Le fichier de mise en page contient toutes les pièces et leurs orientations appropriées. La liste de paramètres, qui contient des informations sur les outils, est appliquée à notre logiciel de FAO intégré au programme, qui s’exécute directement sur notre couche de calque. Cela nous permet d’avoir un fichier contenant tous nos chemins d’outils présélectionnés (après l’avoir fait une fois). Toute modification du diamètre de l’outil, de l’épaisseur du matériau ou du placement de la pièce est adaptée et permet donc de générer beaucoup plus rapidement le Gcode correspondant.  

     Dans le cas où notre machine n’est pas prise en charge, nous disposons toujours d’un dernier calque de mise en page d’où nous pouvons exporter le fichier .DXF ou .STL (avec l’orientation appropriée dans le cas où nous sommes des lots d’impression 3D ou des assemblages sur une plaque de construction).

Design

Paramètres de conduite

     En tant que concepteur, ce sont les paramètres qui vont réellement piloter le modèle. Les angles des jambes et les aspects esthétiques sont vraiment mon choix (ou celui de mes clients), mais à la fin de la journée, un client aura besoin d’une table avec une taille très spécifique pour un nombre spécifique de personnes et d’utilisations.

     Nous voyons ci-dessous une liste des paramètres utilisés dans la création de ce modèle.

 

     Les «paramètres de conduite» évidents de cet objet seraient:

  1. Taille
  2. Largeur
  3. Profondeur
  4. Épaisseur de matériau

Material_thickness : The thickness of the 2D panel material that will be used in the tables construction. With the exceptions of the dowel pins in the legs, everything is made from 2D cut panel.
Table_Width The Width of the table from one corner to the other; before the corner radius is applied.
Table_Height : The height from the floor to the table top
Tolerance : The contact tolerance that each part has in respects to the others. This can be adjusted to the material and cutting method used. We applied 0.2mm for CNC on MDF. This could also apply to laser cutting models. For Plywood or other woods, you may need to increase the tolerance slightly.
Corner_Radius : The radius of the corners of the hexagon table top.
Leg_width : The width of the leg measured across it’s two parallel faces facing out of the circle construction.
Dowel_pin : The diameter of the dowl pin used to link the leg assembly together at it’s central “ankle” assembly.
Panel_width : This is the width of the pannel that will be used in your CNC machine OR the dimensions of your panel supplier. This panel must always be superior to:

Panel_width=> 2*(table_width+panel_border+2*(tool_diameter+tool_tolerance)

Panel_Length : This is the length of the pannel that will be used in your CNC machine OR the dimensions of your panel supplier. This panel must always be superior to:

Panel_width=> 2*(table_width+panel_border+2*(tool_diameter+tool_tolerance) + 2 * LegLength+2*Ankle_Height

Panel_border : The outside border between your nested parts and the Supplier’s panel material. For CNC machines, we adjusted this border to be at least 1cm to allow for slightly misaligned panels. For smaller machines, the margin can generally be decreased.
Tool_diameter : The diameter of the tool being used; in our case a 10mm end-mill in a cnc machine. This could equally be 0.2mm for a laser beam or 1/2in for american companies. This programs a minimum off-set for the tool around the contour of each part being placed on the supplier panel.
Tool_tolerance : We add an additional buffer between close, collinear tool paths. For our CNC, we allowed for an additional 1mm between collinear tool paths. In the case of a laser, this can be reduced to 0.1mm.

 

      Ces dimensions initiales ont été trouvées après de nombreux tests et prototypes, couplés à la puissance de la simulation mécanique FEMM. Toute variation importante par rapport à cette conception et toute utilisation d’autres matériaux doivent être effectuées avec prudence. Ce «générateur de table» créera généralement la table avec les dimensions souhaitées, mais comme nous l’expliquerons ci-dessous, cela ne garantit pas que la table sera sécurisée. Pour cela, nous devons inclure la conception générative à cette méthode de construction.

 

      De nombreuses dimensions, bien que cosmétiques, doivent être créées avec prudence :

 

Par exemple :

      Le paramètre « Corner_radius » est stylistique, mais sa « fonction de dimension » est un choix pratique. Nous devons en faire une fonction de la largeur de la table.

     Le choix est fait de les piloter en fonction de la largeur afin de les réduire proportionnellement. Si je devais créer une autre constante indépendante, je pourrais rencontrer un problème où le rayon est plus grand que la largeur de la table, ce qui entraînerait  un échec catastrophique dans la conception.

     Nous pouvons aller encore plus loin et voir que presque toutes les dimensions définies sur la table sont une fonction mathématique de ces paramètres de conduite. La conception générale reste à moi, mais la mise en place des détails d’assemblage de clés dépend directement du premier ensemble de paramètres.

     Ci-dessous, nous pouvons voir qu’en ajustant simplement “ hauteur de la table”, toute la structure sera reconfigurée. Les ensembles de jambes ont deux angles différents et leurs composants, bien que similaires, sont tous très différents. Nous verrons plus tard que la mise en page et l’imbrication des pages de cette conception sont modifiées en même temps que notre conception.

Paramètres de confinement

     En tant que designer, il serait bien de pouvoir concevoir n’importe quoi et de savoir que vous pouvez le faire. Cependant, nous vivons dans un univers fini et notre capacité à produire est directement liée à la quantité d’énergie que nous sommes capables de transformer.

     Chez MAKO, notre conception d’un design parfait est celle qui utilise le moins d’énergie et nécessite le moins d’intervention humaine. Notre objectif d’un réseau connecté de machines fabriquant des produits conçus par des personnes du monde entier n’aura de sens que si nous pouvons disposer de machines très efficaces qui fabriquent tout pour nous.

 

     L’efficacité énergétique d’un produit sera fonction principalement de 4 composants :

 

  1. Le choix du matériel
  2. La proximité dans laquelle  on produit
  3. L’efficacité énergétique de la machine utilisée pour  fabriquer
  4. L’efficacité du chemin de coupe de la machine pour le produit donné

 

      De manière générale, cet article traite de l’efficacité énergétique de la machine utilisée pour fabriquer un produit et de la trajectoire de l’outil de ladite machine. Pour MAKO, le choix du matériau a été pris en compte et nous avons déjà prédéterminé la proximité du 1er arrondissement de Paris. Chaque région contenant une Usine-Boutique sera en mesure d’évaluer le matériau le plus efficace, qu’il s’agisse du contreplaqué, du MDF, de l’aluminium ou de l’acier, en fonction de leurs chaînes d’approvisionnement locales et de leur infrastructure actuelle. Chaque Usine-boutique devra également prendre en compte la notion de «proximité», dans la mesure où il existe des communautés géographiquement vastes, dotées d’infrastructures de transport  très efficaces, et de petites communautés caractérisées par une population dense.

     Dans une ville comme Paris, nous devons nous fier au bois et au plastique traités, aux tôles normalisées et aux filaments de plastique. Ce sont des matériaux qui peuvent être facilement traités par des machines de découpe 2D et des imprimantes 3D.

     Dans cet article, nous nous intéressons principalement à la façon de concevoir des produits de manière à ce que la transmission de leurs fichiers parents puisse être distribuée sur un réseau qui DOIT utiliser différents types de matériaux, en raison de différences de standardisation OU parce que les économies locales établies peuvent favoriser un matériau sur un autre.

     De même, un réseau décentralisé aura certainement accès à différents outils. La géométrie ou la qualité de ces outils peuvent varier, les deux ayant un impact direct sur la production du produit final.

 

Par exemple :

  1. En Europe, une Usine-Boutique peut couper avec une fraise en bout de 6 mm
  2. L’équivalent le plus proche en impérial est ¼in, qui est de 6,2 mm

      

     Ces considérations créent une frontière qui confine nos conceptions à la réalité, cette frontière est constituée de «paramètres de confinement». Certains des paramètres de confinement les plus récurrents sont :

 

  1. mm OU impérial
  2. Épaisseur de matériau
  3. Dimensions du panneau de fournisseur
  4. Dimensions du panneau de la machine
  5. Rayon de l’outil
  6. Les tolérances

 

     Nous devons encore bien comprendre la manière dont nous voulons fabriquer et assembler notre table. Il n’y a pas de substitut à l’expérience.

 

Conseils de conception paramétriques pour les assemblages de panneaux 2D

  1. Un laser au CO2 de 80W a une largeur de faisceau de 200 microns (0,2 mm) ; pour les pièces à ajustement serré, les jonctions doivent être surdimensionnées de 50 à 100 microns pour permettre un réglage en fonction du rayon du faisceau.
  2. Les machines à commande numérique découpent généralement des MDF de 200 à 500 microns en fonction de la qualité du châssis de la machine et de la qualité de l’outil de coupe.
  3. Toujours ajouter un rayon aux coins ; toujours pour des chemins de coupe plus lisses avec un engagement de l’outil plus uniforme.
  4. Les lasers brûlent moins les coins intérieurs, car le châssis du miroir du l aser devra changer de direction moins brusquement.
  5. Toutes les fraiseuses CNC à 3 axes auront un outil de coupe de forme cylindrique. Par conséquent, les angles intérieurs avec des angles vifs seront toujours limités au rayon de l’outil de coupe.
  6. Il est préférable d’identifier tous les «composants externes» de la conception qui seront achetés pour l’assemblage de l’objet. Dans notre cas, nous n’avions pas de tour pour fabriquer nos propres goupilles de qualité pour maintenir la table ensemble. Ces composants sont également des composants de confinement.
  7. Cela signifie que notre « Largeur des Pieds » » ne peut jamais être plus mince que la goupille disponible.
  8. Dans d’autres cas, il peut s’agir d’un modèle de boulon de moteur pas à pas, d’un luminaire à ampoule ou d’un module à effet peltier, par exemple.
  9. Le plus souvent, il s’agit d’écrous, de boulons, de vis et de montages.
  10. Il est préférable de définir CHAQUE mesure dimensionnelle sur un modèle 3D. Toutes ces dimensions doivent être fonction d’un ou de plusieurs paramètres de conduite et de confinement.
  11. Tous les composants présents dans un plan d’opération de paramètres de conduite doivent être en quelque sorte en fonction du paramètre de conduite correspondant.
  12. Puisque la largeur et la profondeur de notre table sont vues parallèlement au sol, toutes les parties parallèles au sol doivent également être en fonction de la largeur et de la profondeur.
  13. Le rayon de l’outil est également parallèle au sol lors de la coupe ; tous les coins intérieurs parallèles au sol et le positionnement des pièces (le panneau du fournisseur se trouvant sur le plan du sol) doivent prendre en compte le rayon de l’outil.
  14. La hauteur de chaque pied est dans le plan vertical ZX ou ZY et doit donc être fonction de la hauteur. Nous devons prendre soin d’inclure le rayon du coin intérieur sur les angles intérieurs. La pièce est conçue dans le plan ZX, mais sera placée et usinée dans le plan du sol. Par conséquent, le rayon de l’outil doit toujours être pris en compte.LayoutMatériau fournisseur :

     Cette table a été conçue pour être réalisée sur une grande fraiseuse CNC 3 axes. À Paris, la taille de panneau que nous utilisons pour le stratifié de bois est de 3 mx 1,2 m. La taille standard du contreplaqué est de 2,5 mx 1,22 m et, enfin, le MDF est vendu dans des formats de 2,8 m x 2,07 m. Il est évident que si notre objectif est de transmettre ce fichier à un réseau de fabricants, il est impératif que nous puissions automatiquement imbriquer les pièces sur un tableau des fournisseurs de manière à :

  1. Réduire les déchets
  2. Optimiser la surface de la carte fournisseur
  3. Que les pièces mécaniques respectent le grain du bois dans le cas où le bois est utilisé

 

     Notre méthode de modélisation nous a permis d’obtenir des copies des éléments de conception à plat sur le panneau en bois. Chaque fois qu’un paramètre est modifié, la conception change ET la pièce de présentation change. De même, lorsque nous modifions un paramètre de confinement (dans les limites du modèle), tel que le diamètre de l’outil ou la taille du panneau, la position des pièces s’ajuste.

     Comme notre machine à commande numérique avait une taille de  table de 2,50 x 1,22, nous sommes certains qu’une table entière de cette taille (760 cm de hauteur) ne tiendra pas sur la machine. Nous avons donc séparé les fichiers coupés en zones distinctes afin que les parties puissent être désactivées.

Layout des pièces :

     Chaque pièce est géométriquement liée au panneau fournisseur. Nous pouvons voir quelques exemples dans l’image ci-dessous sous «Paramètres du modèle». Nous devons prendre en compte :

  1.  leur orientation dans l’espace
  2.  la taille du panneau
  3.  Le diamètre de l’outil et ses tolérances

 

     Les «articulations» doivent être placées de manière cohérente par rapport à la manière dont elles peuvent se développer. Nous avons une série de pièces qui sont jointes au point central, certaines qui sont jointes au bord des panneaux et d’autres qui sont des répétitions linéaires les unes des autres. Ceci est fait de manière à ce que l’espacement et les angles des jambes soient parallèles au grain et de sorte qu’une fraise en bout d’une taille donnée puisse toujours passer à travers.

     Nous pouvons imaginer créer des plans de montage pour des assemblages imprimés en 3D avec chaque pièce respective posée à plat par rapport à son orientation d’impression.

     Nous pouvons voir ci-dessous que, comme auparavant, la modification de la taille de la table produira une sortie directe dans la structure de la pièce. Ici, comme nous avons ajusté la hauteur de la table, cela a un impact sur les jambes. Nous pouvons voir que les parties triangulaires du groupe du milieu, ainsi que les parties linéaires du groupe du bas, ont été adaptées à leur taille. Cependant, leur placement reste le même.

Generation de Gcode :

 

     Notre logiciel de conception préféré possède un package de FAO intégré qui nous permet de générer du gcode dans de nombreux post-traitements différents. Cette section est peut-être moins applicable à une gamme plus large de logiciels de conception.

     GCode est le langage commun, avec de nombreuses variantes, qui convertira toutes les dimensions et géométries en mouvement de machine. C’est le langage qui jette un pont entre la conception 3D et la fabrication assistée par ordinateur. D’une manière générale, il s’agit d’un langage spécialisé qui doit être adapté et adapté à chaque nouveau travail qu’une machine va couper. Le programmeur doit prendre en compte des éléments tels que :

  1. Géométrie de l’outil
  2. Type de matériau et géométrie
  3. Vitesses et accélérations de traduction
  4. Engagement de l’outil (pour cnc)
  5. Commande de découpage
  6. Optimiser le temps
  7. S’assurer que les pièces / détails intérieurs sont coupés avant leurs contours extérieurs pour assurer la précision
  8. Différentes stratégies de coupe (hors du champ de cet article)

 

     Cela peut parfois être une tâche fastidieuse et redondante. Nous avons programmé le gcode pour la première fois sur chaque contour de pièce, poche interne et trou de goujon en appliquant une vitesse donnée et l’engagement des dents pour le bois MDF.

     Dans le cas où un utilisateur modifie l’un des paramètres, il suffit de «recalculer» le gcode pour la nouvelle présentation. Toutes les fonctionnalités de l’objet sont déjà pré-sélectionnées et simples :

 

  1. Clic droit sur le parcours
  2. Exemple: [T1] contour 2D
  3. « Recalculer »

 

Le nouveau gcode est prêt à être exporté dans tout post-traitement mis à disposition

     Cela nous permet d’avoir le Gcode prêt très rapidement sans avoir à modifier manuellement tous les paramètres dans le cas où :

  1. Nous voulons une table de dimension différente
  2. Nous avons un outil avec un diamètre différent de celui initialement programmé
  3. Le matériel de notre fournisseur est de dimensions différentes

     Nous sommes maintenant presque prêts à fabriquer n’importe quelle table en utilisant presque tous les fournisseurs d’un réseau de fabricants. Ce système peut être amélioré en paramétrant «l’engagement des dents» et le «nombre de cannelures» pour nos fraises en bout. A partir de maintenant, les flux et vitesses de notre machine sont fixes. Ceci est une erreur mineure, car un MDF ou un bois plus épais nécessitera des temps de coupe (ou de combustion) plus lents pour fabriquer la table. Il est possible d’introduire un paramètre de «vitesse de translation» et un nombre de tours / minute (pour la CNC) basés sur:

Tspeed=RPM *# of flutes * Tooth Engagement

Tspeed’=Tspeed   IF material thickness = tool diameter

Tspeed’=Tspeed * 0.75  IF material thickness = 2* tool diameter

Tspeed’=Tspeed * 0.5  IF material thickness = 3* tool diameter

Note : always use the technical datasheet of your given tool to verify cutting feeds & speeds

     L’engagement de la dent, la géométrie de l’outil et le nombre de cannelures sont généralement des détails très explicites qui sont indiqués sur tous les outils CNC de qualité.

     Dans le cas de la découpe au laser, il serait possible d’avoir un «niveau d’énergie» (voir notre autre article sur la découpe au laser de précision) pour configurer la vitesse et la puissance d’un matériau donné. Cette méthode actuelle nécessite une entrée manuelle mineure si nous voulons changer le type de matériau OU l’épaisseur.

 

Conclusion:

     Notre objectif est de connecter un réseau de petites «boutiques Usine» à travers le monde et de leur donner la possibilité de produire des objets utiles pour les consommateurs. Notre objectif est de réduire l’impact écologique et économique de certains objets en les introduisant dans ce réseau moderne d’usines compactes. Tout en poursuivant notre objectif, nous avons déterminé que la méthode de conception de ces éléments devait être intégrée à la méthode de conception. En effet, comme la phase de conception compte parmi les premières étapes, il faut un minimum de matériel pour imposer un changement.

     Nous utilisons cette méthode depuis plus d’un an et nous l’avons mise en œuvre d’une manière ou d’une autre dans tous les modèles que nous fabriquons dans notre «Usine Boutique. Cette méthode a été adaptée à l’usinage CNC, à la découpe laser, au jet d’eau ainsi qu’à l’impression 3D. Cette technique de modélisation est très puissante, mais elle a de très réelles limites.

     Sur un plan très pratique, il est possible de demander une hauteur de table inférieure à l’épaisseur de la table; le modèle va évidemment échouer. Il existe un certain nombre de possibilités d’échec, et je ne les ai pas toutes explorées.

     Sur un plan plus théorique, les autres limitations sont qu’il n’y a pas de retour physique. En d’autres termes, nous pouvons peut-être créer une table de 420 mm de hauteur, mais nous ne sommes pas certains que l’angle des jambes redistribuer correctement la force lorsque les jambes s’approchèrent d’un plan horizontal. Nous avons simulé manuellement cette table entre 500 et 1 000 mm de hauteur, et elle est stable pour le MDF et le contreplaqué.

     Ce que nous devons finalement faire, c’est créer une troisième famille de premier niveau dans laquelle nous pouvons avoir un modèle «simplifié» copié à partir de la conception. Les simplifications seraient principalement :

  1. Pièces fondues (le cas échéant)
  2. Détail réduit
    1. Pas de petits trous ou de chevilles
    2. Petits filets pour minimiser les effets de bord avec la génération de maillage FEMM

     Les simplifications permettent un temps de calcul plus rapide sur le PC moyen. Nous avions eu recours à la création manuelle de chaque simulation car le temps de calcul FAR était supérieur au temps que nous aurions économisé pour l’automatiser.

     Cependant, l’objectif à long terme de cette implémentation serait d’inclure les fonctions IF, WHILE, FOR dans le fichier de conception (les fichiers Fusion sont finalement en Python) et d’inclure les limitations relatives à la taille des composants. Pour aller encore plus loin, nous aimerions inclure le retour d’information de l’environnement de simulation afin que, compte tenu des propriétés physiques des matériaux, un avertissement puisse être créé pour indiquer sa faisabilité.

     Cet article est diffusé librement dans la communauté mondiale des décideurs. Nous espérons que cela peut stimuler la conversation et le changement, et peut-être générer un retour d’informations pour faire progresser cette méthode. Le modèle présenté dans l’article, «Hexatable», a été conçu par les fondateurs de MAKO et est maintenant disponible gratuitement sur notre site Web. Il est donné dans son format natif FUSION 360 .F3D car c’est le seul moyen de conserver les paramètres. N’hésitez pas à contacter l’auteur pour toutes questions, remarques ou propositions, le but de cet article est de créer et de maintenir une communauté.