Design House produkuje innowacyjne prototypy za pomocą Mastercam
NOVO Engineering w Vista w Kalifornii zapewnia inżynierię stojącą za różnymi urządzeniami medycznymi, automatyzacją nauk przyrodniczych, sprzętem do obrazowania cyfrowego i produktami komercyjnymi od klientów takich jak Medtronic, Synthetic Genomics, Hewlett-Packard i TaylorMade. Oferta usług projektowania kontraktowego od początku do końca obejmuje opracowywanie koncepcji, inżynierię, prototypowanie, produkcję, testowanie i przejście do produkcji.
Szybkie fakty
- Używany produkt: Wieloosiowe, frezarka, tokarka, Mastercam dla SOLIDWORKS®
- Branża: Medyczny, Dobra konsumpcyjne, Energetyczny
Szczegóły projektu
- Wyzwanie: Koncentracja na badaniach i rozwoju wymaga od zespołu inżynierów i mechaników metodycznego podejścia do realizacji projektów. Nietypowe części o złożonej geometrii i wąskich tolerancjach wymagają starannego planowania obróbki skrawaniem.
- Rozwiązanie: Wieloosiowa, frezarka, tokarka, Mastercam dla SOLIDWORKS®, Dynamic Motion
- Korzyści:
- Integracja z SOLIDWORKS® umożliwia wprowadzanie prostych zmian projektowych bez konieczności przeprogramowywania.
- Opatentowane algorytmy pozwalają narzędziu pozostać w materiale, aby osiągnąć wąskie tolerancje montażowe.
- Dostępnych jest wiele ścieżek narzędzia do zastosowań, w których jedna ścieżka narzędzia nie może wykonać wszystkich niezbędnych funkcji.
- Ścieżki narzędzia można zaprogramować do obróbki drobnych elementów o wysokiej precyzji lub nietypowych materiałów.
NOVO posiada 26.000 stóp kwadratowych powierzchni w San Diego i 12.000 stóp kwadratowych w Minnesocie przeznaczonych na biura projektowe, laboratoria testowe i dobrze wyposażony warsztat prototypowy oferujący toczenie i frezowanie CNC, technologie druku 3D FDM i PolyJet oraz różne inne procesy, w tym szlifowanie powierzchni i spawanie. Personel NOVO składający się z 50-60 inżynierów projektantów generuje projekty produktów przy użyciu SOLIDWORKS® jako podstawowej platformy 3D MCAD. Ukończone projekty są przesyłane elektronicznie za pośrednictwem sieci firmy do warsztatu maszynowego w celu prototypowania i są bezpośrednio importowane do oprogramowania Mastercam® CAD/CAM. Obrabiarka Leo Castellon wyjaśnia, że każda obrabiarka w warsztacie odnotowuje wymagane tolerancje i geometrie, projektuje wszelkie mocowania przedmiotu obrabianego, ustawia maszyny CNC, obrabia część, sprawdza ją, a następnie zwalnia do montażu i testowania.
Każdy sektor przemysłu, w który zaangażowane jest NOVO, generuje inne wyzwania. Systemy dostarczania leków, takie jak wtryskiwacze do noszenia, rutynowo wykorzystują niewielkie komponenty; instrumenty naukowe wymagają wysokiej precyzji lub nietypowych materiałów; a urządzenia optyczne opierają się na wąskich tolerancjach montażowych. Części są projektowane w SOLIDWORKS, a następnie płynnie przenoszone do Mastercam. Zmiany w projekcie są łatwe do wprowadzenia i nie wymagają długiego przeprogramowywania. “Wykonujemy wiele iteracji naszych części, więc jeśli wprowadzimy zmianę w SOLIDWORKS, możemy szybko pobrać ją w Mastercam i zregenerować model, aby utworzyć nową geometrię. Mastercam odbierze właściwy kod” – powiedział Castellon.
Przykładem tego usprawnionego podejścia był prototyp części do rozdzielacza wiązki. Materiałem był miękki plastik, który był wystawiony na bezpośrednie działanie światła, a gładka powierzchnia była wymagana, aby uniknąć zniekształceń obrazu. Dzięki systematycznym próbom i błędom inżynierowie i mechanicy opracowali prototyp, który miał wystarczająco gładką powierzchnię, aby spełnić wymagania optyczne, a jednocześnie był wystarczająco wytrzymały, aby wytrzymać uderzenie upadku na beton.
Zespół przeszedł przez sześć iteracji tego projektu i choć brzmi to czasochłonnie, prezes i dyrektor ds. technologii NOVO, dr Rajan Ramaswamy, szybko wskazał, w jaki sposób Mastercam wspiera szybkie iteracje. “Niezależnie od ulepszeń wprowadzonych w narzędziach do symulacji komputerowej, prototyp i iteracje testowe pozostają istotną częścią procesu rozwoju dla rodzajów produktów opracowywanych przez NOVO” – powiedział. Jest to szczególnie ważne przy opracowywaniu produktów medycznych, które wymagają szeroko zakrojonych testów FDA, często wymagających produkcji dziesiątek prototypów w celu wsparcia wszystkich wymaganych testów weryfikacyjnych i walidacyjnych.
Wiele części, nad którymi pracuje NOVO, wymaga wąskich tolerancji, zwykle w granicach 0,002″, na małych elementach. Na przykład wiercenie otworów o średnicy 0,008″ w stali nierdzewnej lub tworzywach sztucznych. “W przypadku urządzeń medycznych pracujemy z częściami, w których średnica otworu jest często znacznie poniżej 0,040″. Zamówienia na niektóre części wymagają od nas przejścia przez materiał o średnicy 0,120 cala z otworem o średnicy 0,008 cala” – powiedział Ramaswamy.
Zakres wyboru ścieżek narzędzia Mastercam oferuje więcej opcji dla operatorów obróbki wymagających części. “Używamy dynamicznych ścieżek narzędzia, ponieważ są one tak wydajne w usuwaniu dużej ilości materiału w odpowiednim czasie” – powiedział Castellon. Jest to rezultat autorskich algorytmów zaprogramowanych w oprogramowaniu, które inteligentnie wykrywają zmiany w geometrii, pozwalając narzędziu na większe zaangażowanie w materiał, co skutkuje wyższymi wskaźnikami usuwania materiału.
Maszyniści uważają również, że dwanaście ścieżek narzędzia Mastercam jest szczególnie przydatnych, ponieważ w przypadku złożonych części, jedna ścieżka narzędzia często nie może wykonać wszystkich potrzebnych funkcji. W przypadku części o grubości poniżej 0,020″, zespół nie korzysta z dynamicznych ścieżek narzędzia. “Dzieje się tak dlatego, że sterownik nie nadąża za prędkością przetwarzania, a to jest ograniczenie naszej maszyny CNC – nie może ona przetworzyć wystarczającej liczby bloków na sekundę, aby zrobić to wydajnie” – powiedział Castellon. “Maszyna musi nadążyć. Tak więc, gdy używam dynamicznej ścieżki narzędzia przy najmniejszej prędkości, używam frezu walcowo-czołowego o średnicy 0,0625″. Cokolwiek mniejszego i pojawiają się problemy z niemożnością przetworzenia kodu wystarczająco szybko, aby nadążyć”. Zamiast tego Castellon używa starszych ścieżek narzędzi 3D do obróbki mniejszych części. Podczas obróbki tworzyw sztucznych, dynamiczne ścieżki narzędzia często skracają czas obróbki z 10 minut do 30 sekund.
Mechanicy korzystają z biblioteki narzędzi do tworzenia własnych narzędzi. W przypadku jednego projektu potrzebowali frezu walcowo-czołowego o średnicy 4 cali i z łatwością stworzyli go w bibliotece narzędzi, zaimportowali narzędzie, aby upewnić się, że wszystkie luzy są prawidłowe i okazało się, że działa dobrze w tym zastosowaniu. Chociaż firma rzadko wykonuje powtarzające się zadania, jeśli aplikacja jest podobna do czegoś, co robili wcześniej, odnajdują podobne narzędzie w bibliotece, regenerują geometrię, a Mastercam ją odbierze. “To bardzo szybkie środowisko. Kiedy przynosimy model bryłowy, musimy mieć gotową część następnego dnia. To musi być naprawdę wydajne, a Mastercam nam w tym pomaga” – powiedział Castellon.
Castellon przekonał się, że forum Mastercam jest nieocenione, gdy szuka porady, jak pracować z niekonwencjonalnymi specyfikacjami. “Istnieje tak ogromna baza użytkowników, którzy chętnie dzielą się informacjami” – powiedział. Gdy pojawia się nawet najbardziej nietypowa część, może znaleźć poradę od społeczności użytkowników Mastercam. “Trudno jest znaleźć inne oprogramowanie lub programy CAD/CAM, które mają tak dużą bazę użytkowników z możliwością dzielenia się wiedzą” – powiedział Castellon, który zauważył również, że rozmawia z twórcami oprogramowania na forum.
