Accélérer la conception en fabrication additive avec le nouveau plug-in DED de PowerMill 2019 d'Autodesk

Manufacturing Engineering : La dernière mise à jour PowerMill 2019 d'Autodesk ajoute un nouveau module plug-in additif. Pouvez-vous décrire ce système de fabrication additive « à haut débit » et comment il fonctionne ?

Clinton Perry : PowerMill 2019 fournit une suite dédiée d'outils pour programmer les processus additifs à haut débit — communément connus sous le nom de dépôt d'énergie dirigée [DED]. Le processus DED utilise une machine-outil CNC ou un robot industriel qui peut focaliser une source d'énergie — généralement laser, arc ou faisceau d'électrons — en un point dans l'espace. En même temps, du matériau [soit sous forme de poudre métallique ou de fil] est alimenté dans le « point chaud ». La source d'énergie fait fondre le matériau, formant un bain de fusion. En manœuvrant ce bain, il est possible de construire des formes 3D — et de le faire de manière hautement contrôlée.

Ceux qui connaissent les imprimantes 3D à lit de poudre savent qu'elles peuvent produire des formes 3D incroyablement complexes. Cependant, la technologie sous-jacente signifie qu'elles sont limitées en termes de taux de dépôt de matériau et de taille de pièce qui peut être produite. Ces limitations ont impacté l'adoption de cette forme de fabrication additive dans certaines industries et applications.

En comparaison, le processus DED utilise des niveaux de puissance et des débits de matériau plus élevés, résultant en des taux de dépôt substantiellement plus élevés, permettant de construire des pièces plus vite. De plus, l'enveloppe de travail plus grande fournie par les machines CNC et robots signifie que le DED peut construire des pièces significativement plus grandes. Ces deux caractéristiques clés font du DED une solution rentable pour produire des composants à grande échelle couramment vus dans des industries comme l'aérospatiale, la production d'énergie, etc.

Piloter un processus DED nécessite des trajectoires d'outils hautement spécialisées qui contrôlent exactement comment et où le matériau est déposé, en évitant tout surépaisseur localisé. PowerMill 2019 voit la fourniture d'une suite dédiée d'outils pour créer, contrôler et simuler des stratégies de dépôt pour aider les fabricants à exploiter le potentiel du DED.

ME : Quels sont certains des avantages offerts par les machines hybrides CNC/FA par rapport aux CNC purs ou systèmes additifs traditionnels ?

Perry : La plupart des fabricants de machines-outils CNC grand public ont commencé à offrir des machines hybrides qui peuvent fournir à la fois les technologies additifs et soustractifs. Il y a des avantages évidents ; une seule machine hybride occupera moins d'espace au sol, aidera à réduire le temps de configuration de pièce, et minimisera le risque d'erreur humaine. Cependant, les vrais avantages sont bien plus fondamentaux.

Avec des flux de travail additifs et soustractifs séparés, une pièce sera généralement entièrement déposée avant de transférer sur une machine CNC pour fraisage de précision. Bien que cela soit aussi réalisable avec des machines hybrides, une plus grande flexibilité signifie que les deux processus peuvent être combinés de manières alternatives.

Par exemple, une pièce peut être partiellement déposée avant le fraisage CNC de caractéristiques critiques. Les phases de construction et de coupe sont ensuite alternées jusqu'à ce que la pièce soit finie. Combiner les technologies de cette façon permet aux machines hybrides de produire des pièces qui ne peuvent pas l'être avec des machines séparées.

Un exemple notable a été récemment présenté au centre de fabrication avancée UK d'Autodesk, où une machine hybride Hamuel Reichenbacher HSTM 150 HD a été utilisée pour réparer un disque de compresseur aérospatial endommagé. Le processus a commencé par le fraisage CNC des extrémités endommagées des aubes sur le disque avant d'utiliser un laser et de la poudre en DED pour déposer du titane pour remplacer le matériau usiné. Finalement, la machine a utilisé une palpage haute précision pour mesurer et fraiser CNC le matériau excédentaire, laissant un mélange quasi parfait entre l'ancien et le nouveau matériau.

ME : Le nouveau système PowerMill Additive cible à la fois les systèmes d'usinage trois et cinq axes plus les robots. Comment diffère-t-il lorsqu'il est utilisé avec des CNC ou des robots ?

Perry : En ce qui concerne la création de trajectoires d'outils, il n'y a aucune différence. Les trajectoires additives de PowerMill peuvent être exécutées sur une machine-outil CNC ou un robot. Une gamme de stratégies additives est fournie pour servir les applications suivantes :

• Création de trajectoires 2D pour construire des formes prismatiques complètes.
• Production de stratégies trois ou cinq axes pour ajouter des caractéristiques localisées à des pièces existantes [ex: ajouter des ergots sur le côté d'un carter de moteur aéro].
• Génération de mouvement trois ou cinq axes pour ajouter des revêtements sur des pièces soit entièrement soit en zones localisées [ex: ajouter un revêtement résistant à l'usure sur une pièce subissant de hauts niveaux d'abrasion].

Les stratégies additives sont créées dans la même interface qu'utilisée pour produire les trajectoires soustractives. Cela signifie qu'elles peuvent être optimisées en utilisant les outils d'édition de trajectoires de PowerMill. De plus, PowerMill permet d'éditer les paramètres clés du processus, tels que puissance laser, débit de poudre et débit de gaz, sur une base point par point.

Une fois les trajectoires produites et optimisées, elles peuvent être simulées en utilisant un jumeau virtuel de la machine-outil CNC/robot, permettant d'identifier et éviter les mouvements machine problématiques, tels que les inversions d'axe et/ou les dépassements de course.

Finalement, PowerMill permet d'exporter les trajectoires vers la simulation Autodesk Netfabb pour une analyse plus approfondie de l'ensemble du processus de construction, incluant la revue thermique et liée aux contraintes. Cela donne aux fabricants une confiance accrue que le processus de construction produira de bonnes pièces.

ME : Quels clients ou quelles industries ou applications utilisent le système ?

Perry : La FA offre des avantages substantiels à de nombreuses industries, incluant aérospatiale, pétrole et gaz, moules et matrices, production d'énergie, sport automobile, et marine. Le Port de Rotterdam est l'un des hubs d'expédition les plus fréquentés au monde et un point focal pour les grands navires nécessitant de la maintenance. Si un navire cargo commercial est bloqué au quai en attendant une pièce de rechange, cela peut coûter littéralement des millions de dollars en affaires perdues. L'approche traditionnelle serait de construire des entrepôts à des emplacements clés dans le monde et les remplir de pièces de rechange — juste au cas où elles seraient nécessaires.

L'équipe RAMLAB [Rotterdam Additive Manufacturing Lab] a reconnu le potentiel d'utiliser le DED et la fabrication hybride pour produire des pièces de rechange à la demande quand et où nécessaire.

Leur premier projet a vu la création d'une hélice en alliage de bronze mesurant plus de 5' [1,5 m] de diamètre et nécessitant plus de 400 kg de matériau à déposer. L'hélice finie a passé des tests exhaustifs avant d'être certifiée par l'autorité gouvernante comme navigable — une première mondiale pour une hélice fabriquée par fabrication additive ! En produisant les pièces de cette façon, RAMLAB peut réduire le temps qu'un navire cargo est hors service. Outre éviter des millions de dollars de retards, cela élimine aussi le besoin d'un réseau d'entrepôts pleinement approvisionnés.

ME : Quelles autres nouvelles fonctionnalités les machinistes trouveront-ils dans PowerMill 2019 pour l'usinage traditionnel ?

Perry : Le logiciel inclut plusieurs améliorations pour la fabrication soustractive. PowerMill a offert l'évitement de collision cinq axes pendant de nombreuses années, signifiant que des trajectoires peuvent être créées évitant les collisions ou quasi-collisions impliquant l'assemblage d'outil de coupe. Dans les versions précédentes, l'utilisateur pouvait choisir parmi une gamme d'options d'évitement différentes. Le choix dépendait de la forme de la pièce usinée et de la stratégie utilisée. PowerMill 2019 inclut une nouvelle option d'inclinaison d'axe d'outil « automatique » qui fonctionne sur tous les types de trajectoires et toutes les formes de modèle. Cela simplifie pour les programmeurs la création de code NC cinq axes sûr, et est particulièrement adapté aux utilisateurs qui peuvent être nouveaux dans l'usinage cinq axes.

La stratégie de dégrossissage haute efficacité Vortex de PowerMill a été améliorée pour offrir une nouvelle option « depuis le brut ». Basée sur la fonctionnalité d'éclaircissage adaptatif d'Autodesk, cela crée des trajectoires avec des décalages basés sur la forme du brut usiné et résulte généralement en des temps de cycle réduits. Dans les tests, un insert de noyau P20 a été usiné en utilisant la nouvelle option « depuis le brut » et le type de trajectoire précédent « depuis le modèle ». L'option « depuis le brut » avait un temps de cycle 33 % plus rapide.

ViewMill est l'outil de simulation de brut de PowerMill. Il affiche une représentation réaliste du brut à tout point du processus d'usinage. Avec la sortie de PowerMill 2019, ViewMill inclut un nouveau mode d'ombrage d'épaisseur qui rend plus facile pour les programmeurs de visualiser la distribution de brut non usiné sur leurs pièces. Une série de barres de curseur dynamiques permet de changer la couleur de la simulation pour identifier instantanément les surfaces qui ont été finies, ainsi que montrer les régions où le matériau restant doit être enlevé ou les zones localisées où des gouges peuvent avoir eu lieu. L'amélioration donne aux programmeurs une plus grande confiance que les pièces seront entièrement usinées quand retirées de la machine-outil.

PowerMill 2019 inclut aussi la capacité d'exporter des données de fabrication critiques vers Autodesk Fusion Production, un outil cloud qui permet aux fabricants de planifier le travail, suivre les tâches et surveiller l'utilisation des machines CNC. Fusion Production permet aux parties prenantes clés du projet d'accéder aux informations clés sur le statut d'une installation de fabrication, permettant d'identifier les goulets d'étranglement, réviser et améliorer les processus, et maximiser l'efficacité globale des équipements. Étant un système cloud, Fusion Production permet d'accéder aux données n'importe quand, n'importe où et sur pratiquement n'importe quel appareil mobile ou de bureau.

Nouvelles versions

Le développeur de métrologie Hexagon Manufacturing Intelligence (North Kingstown, RI) a lancé sa mise à jour PC-DMIS 2018 R1 du logiciel de mesure de l'entreprise, qui inclut la première de deux versions PC-DMIS prévues pour 2018.

PC-DMIS 2018 R1 permet aux utilisateurs de convertir des AutoFeatures en points ou d'utiliser les points mesurés pour de nouvelles constructions et dimensions, disponible pour les AutoFeatures plan, cercle et cylindre, dit l'entreprise. En convertissant chaque point en un point vectoriel, la fonction d'optimisation de chemin peut être utilisée pour améliorer l'ordre de mesure des points, réduisant le nombre de changements de pointe de palpeur et le temps de mesure global. Le nouveau support pour Q-DAS Traces permet une analyse plus facile des données PC-DMIS. Le nouveau contrôle QuickSet permet aux utilisateurs d'utiliser à la fois QuickFeature et Sélection GD&T et de toujours avoir la capacité de modifier les stratégies de mesure.

« Avec PC-DMIS 2018 R1, nous honorons notre engagement d'ajouter les éléments les plus demandés du "Centre d'idées" utilisateur », déclare Ken Woodbine, gestionnaire ligne de produit pour Logiciel Métrologie chez Hexagon Manufacturing Intelligence. « Ceux-ci incluent la fonction de manipulation graphique de points et la fonctionnalité AutoFeature « push-to-points ». Nous introduisons aussi l'intégration avec le logiciel Q-DAS standard de l'industrie pour que les paramètres de processus clés affectant la qualité puissent être identifiés et suivis. »

La vitesse améliorée de mesure QuickFeature permet aux utilisateurs de créer de multiples cercles et cylindres en un clic, optimisé pour les motifs de trous de boulons ou chaque fois que les surfaces contiennent multiples caractéristiques de même taille et forme, selon l'entreprise. Le système introduit aussi un flux de travail amélioré pour l'AutoFeature Flush and Gap pour l'inspection de nuage de points.

Une version iOS de CorelCAD Mobile de Corel Corp. (Ottawa, ON) est maintenant disponible pour iPhone et iPad, fournissant aux concepteurs techniques des capacités CAO pour booster la productivité en déplacement. Le nouveau CorelCAD Mobile pour iOS donne maintenant aux utilisateurs des options pour appareils Apple et systèmes mobiles Android, offrant aux utilisateurs sur le terrain l'accès à des outils de conception 2D et d'annotation pour tablettes et smartphones.

CorelCAD Mobile est une CAO autonome conçue pour compléter l'application desktop CorelCAD 2018 pour Windows et Mac. Les abonnés CorelCAD Mobile reçoivent un ensemble d'outils de dessin 2D, édition, et visualisation 3D, capacités d'annotation complètes, et plus. Pour les utilisateurs cherchant un ensemble de fonctionnalités plus léger, une version gratuite est aussi disponible avec capacités simplifiées, incluant visualisation 2D et 3D.DWG et annotation de base.

CorelCAD Mobile offre aux utilisateurs la capacité d'esquisser des idées en déplacement, partager des designs entre desktop et mobile, rendre les réunions plus efficaces, annoter des dessins sur site, et faire des modifications aux dessins si nécessaire. Le logiciel est maintenant disponible pour iPhone et iPad sur l'Apple App Store et pour Android sur Google Play Store. Les abonnements sont à 99,99 $ ou 9,99 $ par mois. Les versions mode simple gratuites sont aussi disponibles.

La dernière mise à jour du logiciel FAO WorkNC 2018 R1 de Vero Software (Gloucester, UK, et Tuscaloosa, AL) inclut non seulement son nouveau WorkNC Designer « CAO pour FAO » système de modélisation directe CAO mais aussi un nouveau module Robot. Comme les robots deviennent plus communs en atelier, il y a un besoin croissant de fournir de la programmation hors ligne pour eux, selon Miguel Johann, gestionnaire de marque WorkNC.

« Les nouveaux outils de simulation et résolution de singularité dans WorkNC 2018 R1 signifient que les utilisateurs peuvent tirer plein parti des énormes avantages que les robots apportent au processus de fabrication », dit Johann. « Par exemple, ils libèrent les trajectoires des limitations du fraisage, car l'outil au bout du bras du robot peut aussi être une meule, une tête laser, une buse de soudage, ou tout autre outil que la créativité d'ingénierie peut imaginer. »

Les robots permettent aussi que l'outil soit fixe et la pièce bouge autour, au lieu de la méthode traditionnelle de composant fixe et outil mobile, dit Johann. « Mais les robots ne sont aussi bons que le logiciel les programmant, et ce dernier développement dans WorkNC 2018 R1 assure que les fabricants peuvent être à la pointe de la technologie robot. »

WorkNC a aussi de nouvelles fonctionnalités incorporées dans le dégrossissage Waveform qui améliorent l'efficacité et la performance, incluant le support pour de nouveaux outils dans les stratégies d'usinage trochoïdal.

Mise à jour logicielle éditée par le rédacteur en chef principal Patrick Waurzyniak.