Design House fabrique des prototypes innovants avec Mastercam
NOVO Engineering in Vista, California, provides the engineering behind a variety of medical devices, life science automation, digital imaging equipment, and commercial products from clients such as Medtronic, Synthetic Genomics, Hewlett-Packard, and TaylorMade. Its start-to-finish contract design service offerings include concept development, engineering, prototyping, fabrication, testing, and transition to manufacturing.
En bref
- Product Used: Multiaxis, Mill, Lathe, Mastercam for SOLIDWORKS®
- Industrie : Médical, biens de consommation, énergie
Détails du projet
- Le défi : L’accent mis sur la recherche et le développement exige qu’une équipe d’ingénieurs et de machinistes adopte une approche méthodique pour s’attaquer aux projections. Des pièces inhabituelles aux géométries complexes et aux tolérances serrées nécessitent une planification minutieuse de l’activité d’usinage pour que tout se passe bien.
- The Solution: Multiaxis, Mill, Lathe, Mastercam for SOLIDWORKS®, Dynamic Motion
- Avantages :
- L’intégration de SOLIDWORKS® permet d’apporter de simples modifications au Design sans reprogrammation importante.
- Des algorithmes exclusifs permettent à l’outil de rester engagé dans le matériau afin d’obtenir des tolérances d’assemblage serrées.
- De nombreux choix de parcours d’outils sont disponibles pour les applications où un seul parcours d’outils ne peut pas remplir toutes les fonctions nécessaires.
- Les parcours d’outils peuvent être programmés pour usiner de minuscules composants de haute précision ou des matériaux inhabituels.
NOVO has 26,000 square feet of space in San Diego and 12,000 square feet in Minnesota devoted to design offices, testing labs, and a well-equipped prototype shop offering CNC turning and milling, FDM and PolyJet 3D printing technologies, and various other processes including surface grinding and welding. NOVO’s staff of 50-60 design engineers generate product designs using SOLIDWORKS® as their primary 3D MCAD platform. Completed designs are submitted electronically via the company’s network to the machine shop for prototyping and are directly imported to Mastercam® CAD/CAM software. Machinist Leo Castellon explains that each machinist in the shop notes the required tolerances and geometries, designs any workpiece fixtures, sets up the CNC machines, machines the part, inspects it, and then releases it for assembly and testing.
Each industry sector that NOVO is engaged in generates different challenges. Drug delivery systems, such as wearable injectors, routinely use tiny components; scientific instruments require high precision or unusual materials; and optical devices rely on tight assembly tolerances. Parts are designed in SOLIDWORKS and then seamlessly transferred to Mastercam. Design changes are simple to make and don’t trigger extensive reprogramming. “We do a lot of iterations of our parts, so if we make a change in SOLIDWORKS, we can quickly pick it up in Mastercam and regenerate the model to create the new geometry. Mastercam will pick up the right code,” said Castellon.
Un exemple de cette approche rationalisée était une pièce prototype pour un séparateur de faisceau. Le matériau était un plastique souple qui serait exposé à la lumière directe, et une surface lisse était nécessaire pour éviter la distorsion de l’image. Par des essais et des erreurs systématiques, les ingénieurs et les machinistes ont mis au point un prototype dont la surface était suffisamment lisse pour répondre aux exigences optiques, tout en étant assez solide pour résister à l’impact d’une chute sur du béton.
L’équipe a procédé à six itérations de ce Design, et bien que cela semble prendre du temps, le président et directeur de la technologie de NOVO, le Dr Rajan Ramaswamy, s’est empressé de souligner la façon dont Mastercam prend en charge l’itération rapide. « Quelles que soient les améliorations apportées aux outils de simulation informatique, les itérations de prototypes et de tests restent une partie essentielle du processus de développement pour les types de produits que NOVO développe », a-t-il déclaré. C’est particulièrement important lors du développement de produits médicaux qui nécessitent des tests approfondis de la part de la FDA, ce qui requiert souvent la fabrication de dizaines de prototypes pour soutenir tous les tests de vérification et de validation requis.
De nombreuses pièces sur lesquelles NOVO travaille exigent des tolérances serrées, généralement de l’ordre de 0,002″, sur de petites pièces. Par exemple, le perçage de trous d’un diamètre de 0,008″ dans l’acier inoxydable ou les plastiques. « Avec les dispositifs médicaux, vous travaillez avec des pièces dont le diamètre du trou est souvent bien inférieur à 0,040″. Les commandes de certaines pièces nous amènent à percer des matériaux de 0,120″ avec un trou de 0,008″ de diamètre », explique M. Ramaswamy.
La gamme de sélections de parcours d’outils de Mastercam offre plus d’options aux machinistes sur les pièces difficiles. « Nous utilisons les parcours dynamiques parce qu’ils sont très efficaces pour enlever un grand volume de matière en temps voulu », explique M. Castellon. C’est le résultat d’algorithmes propriétaires programmés dans le logiciel qui détectent intelligemment les changements de géométrie, permettant à l’outil de s’engager davantage dans le matériau, ce qui se traduit par des taux d’enlèvement de matière plus élevés.
The machinists also find Mastercam’s twelve plus surfacing toolpaths particularly useful because on complex parts, any one toolpath often can’t perform all the functions needed. For parts below 0.020”. thickness, the team does not use Dynamic toolpaths. “This is because the controller can’t keep up with the processing speeds and that’s a limitation with our CNC machine – it can’t process enough blocks per second to do it efficiently,” said Castellon. “The machine has to catch up. So, when I use the Dynamic toolpath at the smallest, I am using maybe a 0.0625” diameter end mill. Anything less and there are problems with not being able to process the code fast enough to keep up.” Instead, Castellon uses 3D legacy toolpaths for the smaller parts. When machining plastic, the Dynamic toolpaths have often taken the machining time down from 10 minutes to 30 seconds.
Les machinistes utilisent la bibliothèque d’outils pour créer leurs propres outils. Pour un projet, ils avaient besoin d’une fraise de 4 pouces de diamètre et l’ont créée facilement dans la bibliothèque d’outils. Ils ont importé l’outil pour s’assurer que tous les jeux étaient corrects et ont constaté qu’il fonctionnait bien dans cette application. Bien que l’entreprise fasse rarement des travaux répétitifs, si une application s’apparente à quelque chose qu’ils ont fait auparavant, ils localisent un outil similaire dans la bibliothèque, régénèrent la géométrie, et Mastercam le récupère. « C’est un environnement qui évolue très rapidement. Lorsque nous apportons un modèle solide, nous devons avoir une pièce finie le lendemain. Il faut être très efficace et Mastercam nous aide dans cette tâche », explique M. Castellon.
M. Castellon a trouvé que le forum Mastercam était inestimable lorsqu’il cherchait des conseils sur la manière de travailler avec des spécifications non conventionnelles. « La base d’utilisateurs est tellement vaste et ils sont très coopératifs en ce qui concerne le partage d’informations », a-t-il déclaré. Lorsque des pièces, même les plus inhabituelles, lui parviennent, il peut trouver des conseils auprès de la communauté Mastercam. « Il est difficile de trouver d’autres logiciels ou programmes de CAO/FAO qui disposent d’une base d’utilisateurs aussi importante et qui partagent leurs connaissances », a déclaré M. Castellon, qui a également indiqué qu’il discutait avec les développeurs du logiciel sur le forum.
