Design House fabrique des prototypes innovants avec Mastercam
NOVO Engineering, situé à Vista, en Californie, fournit l’ingénierie nécessaire à la réalisation d’une grande variété de dispositifs médicaux, d’automatismes pour les sciences de la vie, d’équipements d’imagerie numérique et de produits commerciaux pour des clients tels que Medtronic, Synthetic Genomics, Hewlett-Packard et TaylorMade. Ses offres de services de conception contractuelle de bout en bout comprennent le développement de concepts, l’ingénierie, le prototypage, la fabrication, les essais et la transition vers la fabrication.
En bref
- Produit utilisé : Multiaxes, Fraiseuse, Tournage, Mastercam pour 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.
- La solution : Multiaxes, Fraisage, Tournage, Mastercam pour SOLIDWORKS®, Mouvement dynamique
- 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 dispose de 26 000 pieds carrés d’espace à San Diego et de 12 000 pieds carrés dans le Minnesota, consacrés aux bureaux de conception, aux laboratoires d’essai et à un atelier de prototypage bien équipé offrant des technologies de tournage et de fraisage CNC, d’impression 3D FDM et PolyJet, ainsi que divers autres processus, notamment la rectification de surface et le soudage. Les 50 à 60 ingénieurs concepteurs de NOVO créent des designs de produits à l’aide de SOLIDWORKS®, leur principale plateforme MCAD 3D. Les designs terminés sont soumis électroniquement via le réseau de l’entreprise à l’atelier d’usinage pour le prototypage et sont directement importés dans le logiciel de CAO/FAO Mastercam®. Leo Castellon, machiniste, explique que chaque machiniste de l’atelier note les tolérances et les géométries requises, conçoit les montages des pièces, règle les machines à commande numérique, usine la pièce, l’inspecte, puis la libère pour l’assemblage et les essais.
Chaque secteur industriel dans lequel NOVO est engagé génère des défis différents. Les systèmes d’administration de médicaments, tels que les injecteurs portables, utilisent couramment des composants minuscules ; les instruments scientifiques nécessitent une grande précision ou des matériaux inhabituels ; et les dispositifs optiques reposent sur des tolérances d’assemblage serrées. Les pièces sont conçues dans SOLIDWORKS, puis transférées en toute transparence dans Mastercam. Les modifications de design sont simples à effectuer et ne déclenchent pas de reprogrammation importante. « Si nous apportons une modification dans SOLIDWORKS, nous pouvons rapidement la reprendre dans Mastercam et régénérer le modèle pour créer la nouvelle géométrie. Mastercam récupère le bon code », explique M. 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.
Les machinistes trouvent également que les douze parcours de surfaçage de Mastercam sont particulièrement utiles, car sur les pièces complexes, un seul parcours ne peut souvent pas remplir toutes les fonctions nécessaires. Pour les pièces d’une épaisseur inférieure à 0,020″, l’équipe n’utilise pas de parcours dynamiques. « C’est parce que le contrôleur ne peut pas suivre les vitesses de traitement et c’est une limitation de notre machine CNC – elle ne peut pas traiter suffisamment de blocs par seconde pour le faire efficacement », a déclaré Castellon. « La machine doit rattraper son retard. Ainsi, lorsque j’utilise le fraisage dynamique au plus petit, j’utilise peut-être une fraise droite de 0,0625 » de diamètre. Si le diamètre est inférieur, il est difficile de traiter le code assez rapidement pour suivre le rythme. À la place, Castellon utilise des parcours d’outils hérités de la 3D pour les pièces les plus petites. Pour l’usinage du plastique, les parcours dynamiques ont souvent permis de réduire le temps d’usinage de 10 minutes à 30 secondes.
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.
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