L'usinage 5 axes avancé propulse la fabrication médicale de précision

Début 2020, le petit atelier minnesotain M5 a étendu ses capacités de micromécanique en achetant une machine-outil Kern Micro Vario 5 axes. Peu après, il en a acheté une seconde.

Ces achats ont repoussé les limites de précision et de tolérance de M5 et ont conduit M5 à devenir un fournisseur critique pour de nombreuses entreprises d'équipements médicaux essentiels. Aujourd'hui, l'atelier de quatre personnes crée tout, des moules microfluidiques pour vaccins aux composants d'outils de neurochirurgie en passant par les micro-moules de pièces de prototype de stimulateurs cardiaques. « Deux des meilleures décisions d'investissement qu'on ait jamais prises », déclare le propriétaire Jon Baklund.

Outils de micromécanique

Les pièces de stimulateur cardiaque nécessitaient huit trous de 0,005 pouce, et les exigences de stérilité signifiaient que les pièces ne pouvaient pas être touchées par des mains humaines. Baklund a souligné l'importance de l'automatisation mécanique et de la précision machine pour répondre à ces exigences.

Atteindre cette précision était particulièrement difficile car la dilatation thermique peut causer des problèmes d'usinage à ces micro-niveaux — mais la machine-outil Kern a contourné ces soucis grâce à une configuration qui fait circuler de l'eau froide dans toute la structure pour la rendre plus stable thermiquement que son environnement extérieur. « Cela se traduit souvent par d'énormes économies pour les fabricants, qui n'ont plus besoin d'acquérir d'énormes unités de climatisation et plus pour stabiliser leurs locaux », dit Toni Mangold, président de Kern.

Alex Madsen, chef outilleur et concepteur chez M5, note d'autres améliorations de processus : « J'utilise régulièrement des fraises de 0,003 pouce de diamètre sur aciers trempés avec ces machines, obtenant souvent des finitions de surface comme des miroirs. De plus, le 5e axe aide pour la durée de vie d'outil. Pouvoir usiner 5 faces d'une pièce en une fois élimine le besoin de serrer une seconde fois. »

Commandes dynamiques et accessibles

Malgré aucune expérience préalable de l'usinage 5 axes ou de la commande Heidenhain 640 TNC du Micro Vario, Madsen exécutait des travaux dans la semaine et demie suivant la réception du premier Micro Vario par M5.

« La première chose que j'ai remarquée sur la commande Heidenhain, c'est qu'elle utilise un langage plus verbal pour les changements d'outil et ce genre de choses », dit Madsen. « Même si je tape manuellement du G-code, l'écran de programmation fournit une description de ce que c'est et de ce que je dois surveiller. La table d'outils est bien faite, et les cycles de sondage sont aussi faciles à suivre. »

Les commandes comportent aussi un gestionnaire de bureau à distance, permettant aux employés de M5 de travailler à distance et de préparer des travaux la nuit. Entre cette capacité et la tendance de Madsen à travailler sur cinq ou six types de pièces différents chaque jour sur deux machines tournant simultanément, l'atelier nécessite un travail de simulation précis. Avec des fonctions comme la Surveillance Dynamique de Collision optionnelle, qui aide à prévenir les crashes de broche, Madsen dit que la commande livre : « Je fais basically un rendu complet de ma pièce sur la commande, et il y a eu des fois où ça montrait un écart d'un demi-millième qui était dans le G-code. Donc sur ces pièces vraiment minuscules où j'ai besoin de finitions de surface ultra-fines, je peux le valider sur la commande et faire confiance à ce que je vois. »