VIDÉO :Une innovation unique fait tourner les roues

Cette vidéo inclut Wes Wolfenbarger et Gary Mailhiot décrivant ce qui a suscité l'idée de leur pièce de vélo unique et comment ils sont passés du développement de celle-ci à devenir une entreprise internationale qui produit plus de 100 variantes différentes de la pièce.

Lorsque le cycliste passionné et mécanicien de vélo professionnel Gary Mailhiot a décidé de fabriquer son nouveau design pour le boîtier de pédalier d'un vélo, il travaillait dans un magasin de vélos et n'avait aucune expérience en usinage. Mais, avec l'aide d'un ami et futur partenaire commercial, Wes Wolfenbarger, et d'un distributeur de machines-outils à proximité, ils ont résolu un problème de défaillance prématurée des roulements qui avait tourmenté l'industrie du vélo.

L'idée de Mailhiot pour une nouvelle conception de boîtier de pédalier a été déclenchée lorsque son nouveau vélo en fibre de carbone de 5 000 $ s'est présenté au magasin de vélos en 2013 avec deux boîtiers de roulement en plastique pour s'accoupler avec un pédalier en titane haut de gamme. Sachant qu'un meilleur design s'imposait, il s'est demandé si une configuration monobloc en aluminium serait une meilleure alternative.

Il a consulté Wolfenbarger, un ingénieur en mécanique qui travaillait dans un atelier d'usinage, au sujet de son idée pour le nouveau design. Enthousiasmés par cette perspective, les deux ont travaillé sur un prototype chez l'employeur de Wolfenbarger à l'époque. Finalement, cependant, les deux ont décidé de créer leur propre atelier d'usinage à North Little Rock, Arkansas, pour fabriquer des boîtiers de pédalier en interne.)

Un fond quoi ?

Le boîtier de pédalier d'un vélo est le composant utilisé pour relier le pédalier au cadre du vélo, lui permettant de tourner indépendamment du cadre. Le boîtier de pédalier d'un vélo composite est enfoncé dans la coque du cadre et contient deux roulements de chaque côté.

La paire a décidé qu'ils pouvaient usiner un boîtier en aluminium à paroi mince pour les deux roulements à partir d'un tube de barstock. Ensuite, les roulements pourraient être pressés à chaque extrémité du tube pour créer un support monobloc offrant une meilleure concentricité entre les deux roulements.

Heureusement, Wolfenbarger avait une relation de travail avec un distributeur local de machines-outils, TechMach (Rogers, Arkansas), qui avait un tour Doosan en stock à l'époque. Après s'être familiarisé avec la machine au

Parce que les boîtiers de pédalier ne sont pas de taille universelle, la société fabrique désormais environ 100 variantes de ce qu'elle appelle le module de base. Crédits photo :BBInfinite

emplacement du distributeur, les partenaires commerciaux ont décidé que le centre de tournage Doosan Lynx 220 LYA devait être leur premier achat en raison de sa vitesse de 6 000 tr/min. Cette vitesse de broche élevée est essentielle pour maintenir les tolérances très serrées requises par le boîtier en aluminium à paroi mince, explique Wolfenbarger.

Mailhiot a ensuite loué une installation de 1 500 pieds carrés avec les conseils de TechMach. Le distributeur a également conseillé les partenaires commerciaux sur les besoins en énergie, les services de gréage et une société de financement. Ce n'était que le début d'une aventure réussie pour cette nouvelle startup baptisée BBInfinite.

L'entreprise, qui porte bien son nom pour le produit qu'elle fabrique (supports inférieurs) et "Infinite", comme dans "spinning forever", a rapidement reçu un brevet pour sa conception monobloc, selon Wolfenbarger.

Problème résolu

Wolfenbarger explique que la plupart des fabricants de vélos utilisent un boîtier de pédalier en deux parties composé de deux roulements, chacun dans son propre logement, avec un de chaque côté du cadre du vélo. Mais cette conception a été problématique car lorsque l'un des deux roulements se déplace (en raison du poids inégal appliqué sur les deux roulements), l'un des roulements a tendance à s'user plus rapidement que l'autre.

"Notre conception monobloc a été une excellente solution à une défaillance prématurée des roulements, car nous sommes en mesure de contrôler beaucoup plus le placement des roulements", explique Wolfenbarger. De plus, cette conception permet au fabricant ou au constructeur de vélos d'enfoncer facilement l'ensemble dans le cadre du vélo.

L'entreprise a commencé à fabriquer ses boîtiers de pédalier pour certaines marques de vélos haut de gamme. Wolfenbarger dit qu'il y avait une marque qui était connue pour avoir plus de problèmes avec son boîtier de pédalier que d'autres, alors ils se sont d'abord concentrés sur la vente à cette entreprise. « Nous avons constitué un catalogue en ajoutant de nouveaux produits sur notre site Web », explique-t-il. "Et puis nous créions une nouvelle vidéo YouTube pour ce produit. Et ça n'a fait que progresser à partir de là."

Le Doosan Lynx 220 usine les parois minces aluminium à 6 000 tr/min, ce qui, selon Wolfenbarger, est une vitesse nécessaire pour un matériau aussi délicat qui respecte des tolérances serrées.

Parce que les boîtiers de pédalier n'ont pas une taille universelle, la société fabrique désormais environ 100 variantes de ce qu'elle appelle le module de base. Les variations de diamètre varient de 1-1¼ à 2 pouces (36 mm à 50 mm). Le stock est de 3 pieds. long, ce qui donne généralement environ huit à 12 parties.

La clientèle de BBInfinite s'est élargie pour inclure à la fois des fabricants de vélos haut de gamme et des bricoleurs qui assemblent des vélos dans leurs garages. "Gary et moi voulions développer un système pour ces clients afin qu'ils puissent installer eux-mêmes le boîtier de pédalier", explique Wolfenbarger. "Et nous créerions une structure de soutien autour de cela." Par conséquent, l'équipe a enregistré de nombreuses vidéos YouTube au fil des ans contenant des instructions d'installation claires. La société a également créé un site Web et a finalement utilisé Shopify comme boutique en ligne pour vendre ses produits.

Développer un processus d'usinage efficace

Avec le centre de tournage Doosan Lynx 220 LYA de 20 ch de l'atelier et la connaissance de TechMach des accessoires de performance clés, BBInfinite a prouvé qu'il était possible d'atteindre systématiquement les tolérances serrées qui étaient nécessaires pour usiner la coque en aluminium à paroi mince pour son assemblage de boîtier de pédalier. Le tour maintient constamment une tolérance de ± 0,00025, ce qui, selon Wolfenbarger, est essentiel pour l'usinage d'aluminium très fin qui, pour certains de ses clients, est d'environ 0,02 pouce d'épaisseur, avec une finition de surface lisse.

L'outillage diamant permet également d'obtenir cette finition de surface de qualité, déclare Wolfenberger. Après avoir travaillé avec des plaquettes Sandvik Coromant pour des travaux antérieurs chez son ancien

Wolfenbarger se tient au Doosn Lynx 220, qui usine le tube de boîtier de pédalier de l'entreprise en petits volumes. Les affaires vont bien pour BBInfinite, même pendant la pandémie de COVID-19, alors que l'industrie du vélo est en plein essor. Wolfenbarger a cependant prédit une pénurie de la chaîne d'approvisionnement et a donc décidé d'acheter le tout dernier tour Doosan, le Lynx 2100.

poste d'usinage, il savait déjà qu'il choisirait cet outillage pour la pièce aluminium de l'atelier. "J'aime à penser que nous construisons une Ferrari - nous ne visons pas autant le volume élevé que la qualité", dit-il. "Nous recherchons donc le meilleur outillage possible pour produire des pièces de haute qualité."

Mais, en plus, la machine-outil ainsi que ses accessoires doivent fonctionner ensemble comme un système. BBInfinite dit avoir découvert la bonne combinaison des options suivantes pour l'efficacité lors de l'usinage de ses boîtiers de pédalier.

• Convoyeur de copeaux : L'entreprise utilise un convoyeur à copeaux filtrant Hennig (de style tambour) pour garder la machine propre en déplaçant efficacement les copeaux petits et fins que le tour produit hors de la machine. Cela élimine le besoin de retirer manuellement les copeaux de la machine.
• Mandrin à pince : Selon Zach Chimarys, ingénieur commercial chez TechMach, qui travaille en étroite collaboration avec BBInfinite, le mandrin de collecte à prise rapide de Royal Products minimise les temps d'arrêt tout en remplaçant les pinces lors de l'usinage de différentes tailles de pièces. En outre, le mandrin a une vitesse de rotation élevée qui correspond à la vitesse de broche de la machine, ajoute-t-il.
• Extracteur de barre de coupe : Le Lynx 220 est également équipé d'un extracteur de barre Royal Products qui intègre un outil de coupe. Chimarys explique que cette fonctionnalité est une forme d'automatisation de la machine car elle peut usiner des pièces sans avoir besoin d'ouvrir la porte et de tirer manuellement la barre pour que la pièce suivante soit usinée, dit-il. "Ils peuvent utiliser une barre en aluminium ou un tube en aluminium de 3 ou 4 pieds de long, et ils peuvent en extraire plusieurs pièces sans interruption de la part de l'opérateur", explique-t-il.

La conception du boîtier de pédalier monobloc de BBInfinite se compose d'un boîtier en aluminium à paroi mince pour les deux roulements qui subissent normalement une usure prématurée. Les roulements sont pressés à chaque extrémité du tube du boîtier, offrant une meilleure concentricité entre les deux roulements.

Une fois le tournage terminé, l'outil de tronçonnage de l'unité sépare la pièce de la barre. L'extracteur de l'unité saisit alors immédiatement la barre et la tire en position pour la prochaine opération de retournement. La combinaison d'éléments de cette manière n'utilise qu'un seul poste de tourelle. Cela élimine également le besoin d'indexer un extracteur séparé en position, ce qui réduirait le temps de cycle.

• Collection de pièces : Pour éliminer le risque de rayures causées par des pièces tombant dans un panier traditionnel, Wolfenbarger et Mailhiot ont développé une méthode de sonnerie pour attraper les pièces. Wolfenbarger décrit le processus comme essentiellement un outil de rainurage qui attrape la partie creuse du tube en aluminium. (Pensez à un jeu de "lancer d'anneaux" lors d'un carnaval.) La pièce y est capturée pour que l'opérateur la récupère une fois la pièce terminée.
• Collecteur de brume : Avec l'usinage à haut régime, il est essentiel de mettre en place un collecteur de brouillard pour capturer le haut débit de brouillard et de fumée qui est créé. Chimarys affirme que cet atelier propre reste propre grâce à son collecteur de brouillard LNS Fox WS 2 330, qui maintient l'huile sur le sol et l'air propre.

Le contrôle qualité utilise le bon logiciel

Bien qu'il ne se considère pas comme un machiniste, Wolfenbarger a opéré le tour au début de l'atelier parce qu'il n'y avait personne d'autre pour le faire. Depuis lors, cependant, l'entreprise a embauché un machiniste pour faire fonctionner le tour. Mais Wolfenbarger continue de programmer la machine hors ligne dans CAMWorks

Le logiciel de cartographie Verisurf fonctionne sur l'équateur Renishaw de BBInfinite Système de jaugeage 300 pour augmenter la précision de la mesure de la tolérance de la sonde sur le tube en aluminium à paroi mince usiné par l'atelier.

suite de SolidWorks à l'aide de l'équipe d'assistance du revendeur de logiciels GoEngineer. Il trouve le logiciel convivial car il peut programmer l'intégralité de la pièce hors ligne, ce qui rend inutile toute intervention lors de l'usinage. Il aime particulièrement le plug-in qui propose une bibliothèque des outils de sa machine-outil spécifique. À partir de là, il peut simuler les outils qui coupent la pièce et affiner le programme.

BBInfinite prend son contrôle qualité au sérieux, car sans s'assurer qu'il n'y a pas d'erreurs de calcul de la taille des pièces, les partenaires commerciaux seraient en faillite, déclare Wolfenbarger.

C'est pourquoi son logiciel de cartographie Verisurf qui fonctionne avec son système de mesure Renishaw Equator 300 est si précieux pour l'entreprise. Le logiciel augmente la précision de la mesure de la tolérance de la sonde sur le tube en aluminium à paroi mince usiné par l'atelier. Il explique que les sondes, qui ressemblent à des pattes d'araignée entourant une pièce à mesurer, touchent la pièce tout en calculant ses dimensions. Il permet au magasin de savoir comment ajuster les décalages pour conserver une taille. Et lorsqu'une pièce doit être mise au rebut, BBInfinite recycle le matériau.

Marquage et assemblage au laser

Après avoir usiné les tubes en aluminium, l'entreprise les sous-traite pour les anodiser. Ensuite, l'atelier fait son propre marquage laser avec sa machine de marquage laser à fibre de Derek Laser. La machine marque chaque tube avec un code QR qui comprend des instructions client sur la façon d'installer le boîtier de pédalier sur le vélo. Ces

La machine de marquage laser interne marque chaque tube avec un code QR qui comprend des instructions client sur la façon d'installer le boîtier de pédalier sur le vélo.

les instructions sans papier aident également à réduire le matériel d'emballage et permettent à l'entreprise de mettre à jour facilement ses instructions en ligne en cas de besoin.

Le montage à la presse des deux roulements (achetés), un à chaque extrémité du tube en aluminium, est la dernière étape du processus d'assemblage interne de BBInfinite pour ses boîtiers de pédalier.

Progrès et conseils

L'atelier n'utilise toujours que son seul Doosan Lynx 220 d'origine, qu'il a acheté à la création de l'entreprise, pour usiner les tubes en aluminium. Cependant, les partenaires commerciaux ont depuis acheté un autre tour Doosan - le Lynx 2100 - qui offre un alésage de broche légèrement plus grand pour usiner des pièces plus grandes. Cette machine plus récente a permis à l'atelier d'ajouter des entretoises Delrin pour un produit différent (qui étaient auparavant sous-traitées) à sa production interne.

Posséder l'équipement approprié pour un travail est certainement nécessaire, mais Wolfenbarger explique que pour démarrer une entreprise, l'achat immédiat de machines-outils n'est pas indispensable. Il dit que commercialiser un produit avant qu'il ne soit réellement produit peut être tout aussi important.

« Si vous essayez de démarrer un atelier d'usinage, ne soyez pas submergé par le fait que vous n'avez pas les moyens d'acheter une machine », explique-t-il. "Trouvez un moyen de vous commercialiser, trouvez un moyen de créer un site Web, trouvez un moyen pour que les gens puissent vous trouver. Ainsi, lorsque vous commencez à fabriquer des produits, le marketing n'est pas votre prochain obstacle. »

BBInfini | bbinfinite.com

DN Solutions (anciennement Doosan Machine Tools America) | dn-solutions.com