NOVO Ingenjörskonst

Design House tillverkar innovativa prototyper med Mastercam

NOVO Engineering i Vista, Kalifornien, tillhandahåller tekniken bakom en mängd olika medicintekniska produkter, automatisering inom life science, utrustning för digital bildbehandling och kommersiella produkter från kunder som Medtronic, Synthetic Genomics, Hewlett-Packard och TaylorMade. Företaget erbjuder tjänster inom kontraktsdesign från start till mål, inklusive konceptutveckling, konstruktion, prototyptillverkning, tillverkning, testning och övergång till tillverkning.

Snabba fakta

• Använd produkt: Multiaxis, fräs, Lathe, Mastercam för ^SOLIDWORKS®
• Industriell verksamhet: Medicinteknik, konsumentvaror, energi

Projektdetaljer

• Utmaningen: Fokus på forskning och utveckling gör att ett team av ingenjörer och maskinister måste ta sig an projekt på ett metodiskt sätt. Ovanliga detaljer med komplexa geometrier och snäva toleranser kräver noggrann planering av bearbetningsaktiviteterna för att allt ska bli rätt.
• Lösningen för dig: Multiaxis, fräs, Lathe, Mastercam för SOLIDWORKS®, Dynamic Motion
• Fördelar:
  • SOLIDWORKS®-integrationen gör det möjligt att göra enkla ändringar i designen utan omfattande omprogrammering.
  • Egenutvecklade algoritmer gör att verktyget förblir engagerat i materialet för att uppnå snäva monteringstoleranser.
  • Många olika verktygsbanor finns tillgängliga för applikationer där en verktygsbana inte kan utföra alla nödvändiga funktioner.
  • Verktygsbanorna kan programmeras för att bearbeta små komponenter med hög precision eller ovanliga material.

NOVO har 26.000 kvadratmeter i San Diego och 12.000 kvadratmeter i Minnesota som används till designkontor, testlaboratorier och en välutrustad prototypverkstad med CNC-svarvning och -fräsning, FDM- och PolyJet 3D-utskriftstekniker och olika andra processer, inklusive ytslipning och svetsning. NOVO:s 50-60 designingenjörer tar fram produktdesign med hjälp av SOLIDWORKS® som är den primära MCAD-plattformen för 3D. Färdiga designer skickas elektroniskt via företagets nätverk till maskinverkstaden för prototyptillverkning och importeras direkt till Mastercam® CAD/CAM. Maskinisten Leo Castellon förklarar att varje maskinist i verkstaden noterar de toleranser och geometrier som krävs, designar fixturer för arbetsstycket, ställer in CNC-maskinerna, bearbetar detaljen, inspekterar den och släpper den sedan för montering och testning.

Varje industrisektor som NOVO är verksamt inom genererar olika utmaningar. System för läkemedelstillförsel, till exempel bärbara injektorer, använder rutinmässigt små komponenter; vetenskapliga instrument kräver hög precision eller ovanliga material; och optiska enheter är beroende av snäva monteringstoleranser. Delarna designas i SOLIDWORKS och överförs sedan sömlöst till Mastercam. Ändringar i designen är enkla att göra och kräver ingen omfattande omprogrammering. “Vi gör många iterationer av våra delar, så om vi gör en ändring i SOLIDWORKS kan vi snabbt plocka upp den i Mastercam och regenerera modellen för att skapa den nya geometrin. Mastercam kommer att plocka upp rätt kod”, säger Castellon.

Ett exempel på detta strömlinjeformade tillvägagångssätt var en prototypdel till en stråldelare. Materialet var en mjuk plast som skulle utsättas för direkt ljus, och en slät yta krävdes för att undvika bildförvrängning. Genom att systematiskt pröva sig fram tog ingenjörerna och maskinisterna fram en prototyp som hade en yta som var tillräckligt slät för att uppfylla de optiska kraven, men som samtidigt var tillräckligt stark för att tåla ett fall mot betong.

Teamet gick igenom sex iterationer av den designen, och även om det låter tidskrävande var NOVO:s President och Chief Technology Officer Dr. Rajan Ramaswamy snabb med att påpeka hur Mastercam stöder snabb iteration. “Oavsett vilka förbättringar som görs i datorsimuleringsverktygen är prototyper och tester fortfarande en viktig del av utvecklingsprocessen för de typer av produkter som NOVO utvecklar”, säger han. Detta är särskilt viktigt vid utveckling av medicinska produkter som kräver omfattande FDA-tester, vilket ofta innebär att dussintals prototyper måste tillverkas för att stödja alla nödvändiga verifierings- och valideringstester.

Många av de detaljer som NOVO arbetar med kräver snäva toleranser, vanligtvis inom 0,002″, på små detaljer. Det kan till exempel handla om att borra hål med en diameter på 0,008 tum i rostfritt stål eller plast. “När det gäller medicintekniska produkter arbetar man med detaljer där håldiametern ofta är långt under 0,040″. För vissa av dessa detaljer måste vi gå igenom 0,120″ material med ett hål på 0,008″ i diameter”, säger Ramaswamy.

Mastercams utbud av verktygsbanor ger fler alternativ för maskinoperatörer som arbetar med utmanande detaljer. “Vi använder de dynamiska verktygsbanorna eftersom de är så effektiva när det gäller att ta bort en stor mängd material på kort tid”, säger Castellon. Detta är resultatet av egenutvecklade algoritmer som är programmerade i programvaran och som på ett intelligent sätt upptäcker förändringar i geometrin, vilket gör att verktyget får större kontakt med materialet, vilket resulterar i högre materialavverkningshastigheter.

Maskinisterna tycker också att Mastercams över tolv verktygsbanor för ytbearbetning är särskilt användbara eftersom en enda verktygsbana ofta inte kan utföra alla funktioner som behövs på komplexa detaljer. För detaljer med en tjocklek under 0,020 tum använder teamet inte dynamiska verktygsbanor. “Det beror på att styrenheten inte kan hålla jämna steg med bearbetningshastigheterna och det är en begränsning med vår CNC-maskin – den kan inte bearbeta tillräckligt många block per sekund för att göra det effektivt”, säger Castellon. “Maskinen måste komma ikapp. Så när jag använder den dynamiska verktygsbanan som minst använder jag kanske en pinnfräs med en diameter på 0,0625 tum. Allt mindre och det finns problem med att inte kunna bearbeta koden tillräckligt snabbt för att hänga med.” Istället använder Castellon äldre 3D-verktygsbanor för de mindre delarna. Vid plastbearbetning har de dynamiska verktygsbanorna ofta minskat bearbetningstiden från 10 minuter till 30 sekunder.

Maskinisterna använder verktygsbiblioteket för att skapa sina egna verktyg. För ett projekt behövde de en pinnfräs med en diameter på 4 tum och skapade den enkelt i verktygsbiblioteket, importerade verktyget för att säkerställa att alla frigångar var rätt och konstaterade att det fungerade bra i den applikationen. Företaget gör sällan upprepade jobb, men om en applikation liknar något som de har gjort tidigare letar de upp ett liknande verktyg i biblioteket, regenererar geometrin och Mastercam plockar upp det. “Det här är en miljö med högt tempo. När vi tar in en solid modell måste vi ha en färdig detalj nästa dag. Det måste vara riktigt effektivt och Mastercam hjälper oss med det”, säger Castellon.

Castellon har funnit att Mastercam Forum är ovärderligt när han söker råd om hur man arbetar med okonventionella specifikationer. “Det finns en så stor användarbas och de är samarbetsvilliga när det gäller att dela med sig av information”, säger han. Även när det gäller de mest ovanliga detaljerna kan han få råd från Mastercams användargrupp. “Det är svårt att hitta andra programvaru- eller CAD/CAM-företag som har en så stor användarbas med delbar kunskap”, säger Castellon, som också berättar att han pratar med programvarans utvecklare på forumet.