När hantverksskicklighet möter programmering

Utmaningen

Att åstadkomma komplex design för tillverkning på beställning är per definition en utmaning. Några av de största hindren var att åstadkomma mycket komplexa funktioner med avancerade 5-axliga och mesh-baserade verktygsbanor. Det fanns minimal marginal för fel eftersom teamet var tvunget att hålla korta deadlines för att kunna leverera delarna i tid till EMO 2025-mässan. Att balansera korta ledtider med höga krav och snäva toleranser var en utmaning som projektteamet behövde lösa.

För att leva upp till dessa förväntningar krävdes en design- och programmeringsmjukvara som är både kraftfull och intuitiv och som ger djup kontroll utan att sakta ner processen.

Lösningen

Mastercam tog sig an dessa utmaningar direkt. Här är de funktioner som visade sig vara till störst hjälp:

• Avancerade Multiaxis-verktygsbanor för komplexa, organiska geometrier

• Konvertera till 5-axel för att snabbt anpassa 3D-banor och få full kontroll över verktygets orientering

• Enhetliga verktygsbanor för exakt ytkontroll och kollisionsundvikande

• Mesh-baserad bearbetning, perfekt för importerade eller skannade data

• Mesh toolpaths möjliggjorde fullständig manipulering av mesh-kroppar, perfekt för konstnärliga arbeten som Gökuret.

• Lagermodeller och simulering för progressiv grovbearbetning och intelligent planering

Dessa funktioner belyste inte bara den otroliga potentialen hos precisionsbearbetning utan fungerade också som en plattform för experimentell design.

Fördelarna

• Snabbare prototyptillverkning och iteration för anpassade, komplexa geometrier

• Renare finish med tillförlitlig kollisionskontroll

• Skalbara strategier för både enstaka och upprepad kundanpassad produktion

• Ökad kundnöjdhet genom precision och flexibilitet i designen

Samarbetet kring gökuret

Ett övertygande exempel på utvecklingen inom precisionsbearbetning är denna moderna omtolkning av det traditionella gökuret. Genom att integrera avancerad programmering och maskinbearbetningsteknik har vårt projektteam lyckats förena gammalt hantverk med modern teknisk precision.

Inte ens att snida ett gökur i trä är ett snabbt projekt och det kan ta upp till tre veckor att färdigställa det. Varje klocka är ett mästerverk i flera lager med invecklad design, målade figurer och precisionsmekanik. Vårt teams version är maskinbearbetad av aluminium. Kalla det funktionell konst.

Att arbeta med Multiaxis-verktygsbanor innebar stora utmaningar. Att välja många ytfasetter gjorde det svårt att definiera exakta begränsningar eller guidekurvor. Därför valde teamet att använda 3D-verktygsbanor där det var möjligt, vilket fungerade effektivt på mesh-geometri.

“Det här tillvägagångssättet gjorde det möjligt för oss att definiera gränser med hjälp av trådmodeller och kompletterande nät, vilket var särskilt användbart vid den första installationen för att bearbeta väggarna och de dekorativa detaljerna under taket”, säger Gaetan Schnepp, Mastercams projektledare. “Resultatet blev en ren och exakt verktygsbana som genererades med minimal ansträngning.”

När de grundläggande funktionerna var klara överförde teamet verktygsbanan med hjälp av tekniken “konvertera till 5-axlig”. Detta gjorde det möjligt att återanvända det befintliga bearbetningsmönstret samtidigt som man fokuserade på tre kärnkontroller: verktygsaxelorientering, kollisionshantering och raffinerade länkningsstrategier.

“Den kanske mest komplicerade utmaningen var bearbetningen av de stiliserade träden, som var placerade under taket och delvis skymda av staket”, tillägger Schnepp. “Vi bevarade deras nätstruktur för att bibehålla en organisk estetik, men det gjorde det hela ännu mer komplicerat. För att uppnå en mer definierad form använde vi oss av förfiningstekniker som förbättrade ytkvaliteten.”

Med hjälp av konceptet med en vertikalt delad kon kunde teamet isolera och komma åt varje sida av trädet och bearbeta både fram- och baksida på ett effektivt sätt. Verktygsbanan kunde förenklas och kollisionskontrollmekanismer gjorde det möjligt för verktyget att dra sig tillbaka elegant längs trädets yta. På så sätt behövde man inte manuellt manipulera verktygets orientering i trånga dalar och utskjutande delar.

Viktiga funktioner som hjälpte till att få ihop detta projekt

• Bearbetning av nät: Organiska element som träd under klockans tak behölls som mesh-objekt. Med hjälp av raffinerade 3D-verktygsvägar uppnådde programmeraren exakta, rena resultat samtidigt som formkomplexiteten bevarades.

• Konvertera till 5-axel: Den här funktionen möjliggör full verktygsorientering och kollisionskontroll i svåra områden, t.ex. bearbetning under tak och bakom staket.

• Strategi för ren kärna: För att komma åt dolda inre detaljer som trädbaser, delades en vertikal kon och användes för att styra bearbetningen både framifrån och bakifrån.

• Enhetlig verktygsbana med guide-läge: För paneler och trånga ytor möjliggör guidebaserade begränsningsstrategier optimala passeringar även om parallella standardbanor inte fungerar.

• Avgradning i 5-axel: Trots detaljens komplicerade karaktär gav den här verktygsbanan snabb och säker kantbearbetning tack vare maskinens kinematiska medvetenhet och begränsningar av lutningsvinkeln.

• Planering av lagermodeller: Verktygsbanorna planerades och delades upp i progressiva steg med hjälp av exporterade nätbaserade lagermodeller för att visualisera kvarvarande material och dela upp jobbet i logiska enheter.

Resultatet visar på en teknisk bedrift. “I början var det många som trodde att det här projektet var omöjligt. Att se det slutfört visade vad den här programvaran, skärverktygen och maskinkombinationen kan göra”, säger den tekniska applikationsexperten från Seco.

Precisionsbearbetning har länge varit känt för sin förmåga att omvandla råmaterial till mycket exakta, funktionella komponenter. Gökursprojektet är ett fantastiskt exempel på hur denna teknik kan användas för att skapa okonventionella och intrikat designade föremål som blandar konstnärskap med teknik.

Snabba fakta

• Total bearbetningstid: 47 timmar

• Material: Aluminium Aluminium

• Delstorlek: 300x300x160 mm

• Maskinplattform: Hermle C42series 5-axlig

• Plattform för CAM: Mastercam

• Verifiering: Vericut

• Verktyg: SECO Verktyg

• Hållare för arbetsstycken: SMW Autoblock

Video – Klockans tillkomst Skapandet av klockan

En närmare titt på klockans invecklade detaljer