Les trajectoires de fraisage dynamique propulsent la croissance des pièces sur mesure pour fabricants sous-traitants de gélules molles

Un atelier NC booste son activité pièces sur mesure grâce aux trajectoires de fraisage dynamique

Lors de la fabrication de produits en gélules molles en vente libre ou sur ordonnance, le dosage remplissant chaque gélule doit être précis. Il s'ensuit que le système de dosage de la quantité de formulation exige le même niveau de précision exigeant. Telle est l'exigence chez les principaux fabricants sous-traitants de produits pharmaceutiques et nutritionnels en gélules molles. Pour maintenir leurs pompes de dosage et équipements de production précis et fiables, ils font appel à Progressive Tool & Manufacturing Inc. (Greensboro, NC).

« Les fabricants sous-traitants utilisent des machines sur mesure qui pompent le médicament à des débits très spécifiques », a déclaré Ryan Thompson, ingénieur concepteur chez Progressive Tool. « Évidemment, la précision et la constance sont importantes. Nous fabriquons et rénovons des pièces pour pompes de dosage médicales depuis plus d'une décennie. »

Fondée par les frères Daniel et Richard Thompson, Progressive Tool fabrique des pièces et jauges de machines spéciales en Caroline du Nord centrale depuis 1984. Principalement, l'entreprise fait des pièces sur mesure — en séries de 5 à 10 pièces en moyenne — plutôt que de l'usinage de production. Ses clients vont de l'industrie médicale aux entrepreneurs de défense aux entreprises aérospatiales faisant des tests de prototypes, et plus. « Environ une ou deux fois par an, nous faisons trois ou quatre cents pièces pour un client », a dit Ryan. « Mais nous sommes principalement un atelier qui fait les choses qui font, mesurent ou assemblent des choses. »

Employés : des outilleurs qualifiés

Progressive Tool diffère des ateliers d'usinage généraux. Une chose qui la distingue, selon le fondateur Richard « Dick » Thompson (père de Ryan), c'est que tous les employés de l'entreprise sont des outilleurs qualifiés. « Même s'ils sont apprentis », a dit Dick, « ils sont apprentis outilleurs. Tout le monde peut prendre une pièce du dessin à la fabrication. »

Selon Dick, les outilleurs font tout — de la mise en place de la matière et du dressage des pièces au pilotage des machines CNC, à la création des programmes, à leurs propres réglages et à la fabrication de leurs propres dispositifs. « Nous n'avons pas juste des opérateurs de machine ou des chargeurs de pièces », a-t-il ajouté.

L'entreprise soutient sa formation en apprentissage en outillage et moules, ce qu'elle fait depuis 30 ans. Tous les employés d'atelier ont soit terminé un apprentissage de quatre ans, soit sont en train de le faire.

Pour fabriquer des pièces spéciales, l'entreprise utilise des centres de fraisage CNC à quatre axes, des tours CNC multiaxes, et des machines EDM à fil et enfonçage en concert avec un puissant logiciel CAO/FAO permettant aux outilleurs de générer des programmes machines atteignant des tolérances extrêmement serrées.

« Nous utilisons Mastercam [développé par CNC Software Inc., Tolland, CT] pour contrôler toutes nos machines CNC », a dit Dick. Le qualifiant de « lien essentiel », il a noté que les outilleurs de son entreprise ne font aucune programmation au pied de la machine. « Nous faisons tout via le logiciel. »

L'entreprise maintient une réputation comme l'un des ateliers de la plus haute qualité dans la région pour les pièces sur mesure. Cette réputation est gagnée, a dit Dick, en ne transigeant pas sur la précision. La majorité des travaux impliquent des pièces à tolérances très serrées, a-t-il dit. Citant un travail médical comme exemple, Dick a décrit le processus utilisé par Progressive Tool sur une pompe de dosage : « Nous rectifions les tiroirs plats et parallèles à 0,0002" [0,005 mm] sur une pièce d'acier inoxydable trempé 0,500" × 2" × 10" [12,7 × 50,8 × 254 mm] pour obtenir une finition de 6 µin. [0,1524 µm]. »

« Nous commençons généralement par un modèle solide. Nous l'importons dans Mastercam, créons les trajectoires, et utilisons la géométrie de conception originale du modèle pour exécuter nos trajectoires », a dit Dick. Bien que certains clients utilisent des données de câblage et de conception depuis des dessins 2D, Progressive Tool préfère utiliser des modèles solides.

Passage au fraisage dynamique

Progressive Tool utilise Mastercam depuis environ 20 ans. Au moment où l'entreprise a acheté un tour avec contre-broche, axes C et Y, et outillage actif, elle est passée à Mastercam 2017. Avec cette mise à niveau sont arrivées de nouvelles capacités de trajectoires qui ont impressionné les outilleurs.

Le fraisage dynamique (ou technologie Dynamic Motion) utilise des algorithmes propriétaires programmés dans le logiciel pour détecter automatiquement les changements dans la matière pendant que l'outil coupe. L'outil reste engagé avec la matière, minimisant les coupes à vide et permettant de pousser les machines à pleine capacité. Thompson se souvient de la prudence de ses gars. « Nos outilleurs avaient vu des démonstrations sur le fraisage dynamique et étaient sceptiques », a dit Dick. Mais quand ils sont revenus de la formation fournie par Barefoot CNC (Morganton, NC), un revendeur Mastercam, ils n'ont jamais regardé en arrière.

Dick a noté que le fraisage dynamique ne convient pas à toutes les pièces et tous les travaux. Cependant, avec la bonne application et les bons outils de coupe, le fraisage dynamique « non seulement marche, c'est incroyable », a-t-il dit. Une pièce en inox 304 qui prenait environ une heure pour l'ébauche et la finition prend maintenant 18 minutes. « C'est trois ou quatre fois plus vite que notre ancienne façon de faire », a-t-il dit.

Un autre travail — usinage de plastique — tourne à 200 ipm (5 m/min), tournant à 6000 tr/min. Et, a-t-il rapporté, en usinant aluminium et acier, l'atelier peut tourner à des vitesses poussant 50 ipm (1,2 m/min), selon la profondeur de coupe. « Typiquement, ils essaient d'aller entre la profondeur pleine au diamètre à 1,5 fois le diamètre. Si c'est un cutter 3/4" [19,05 mm], nous sommes à l'aise allant de 3/4" à 1 1/4" de profondeur », a noté Ryan.

Récemment, les outilleurs ont poussé certaines machines. « Tout le monde appuie un peu pour voir à quel point on peut aller plus vite », a dit Ryan.

Même à vitesses accrues, il a décrit la nouvelle capacité de l'atelier à ébaucher et finir une pièce avec le même outil comme « la différence entre le jour et la nuit ». Au lieu de faire des passes de profondeur avec des fraises en bout, où on enlève juste ce fond de 0,050" à 0,0100" [1,27 à 0,254 mm], il a dit : « Nous prenons des profondeurs de coupe pleines et des pas incrémentiels à des vitesses incroyables. En plus de tourner à des vitesses plus hautes, nous prolongeons réellement la durée de vie des outils. Et ça nous fait économiser un paquet. »

Prendre plus de travaux

Le logiciel, avec les nouveaux équipements de production, pave la voie pour que l'entreprise prenne plus de travaux et développe son activité. « Même quand on fait 10 et 20 pièces, le gain de temps est substantiel », a dit Ryan. Ryan a noté que, à cause des avances et vitesses possibles, Progressive Tool devra mettre à niveau certains équipements plus anciens. « Les machines des années 80 ne peuvent plus suivre », a-t-il dit.

Le plus jeune Thompson a énuméré d'autres développements résultant de la mise à jour logicielle 2017. Le tour avec contre-broche et outillage actif multiaxes a ouvert de nombreuses nouvelles possibilités d'affaires.

« Avec le tour-fraisage, nous avons des pièces avec une douzaine de réglages que nous pouvons maintenant faire en un seul réglage. Non seulement nous gagnons du temps, mais nous pouvons maintenant accepter plus — et de différents — travaux ! »

La mise à jour logicielle a fourni à Progressive Tool la fonction Verify de Mastercam, simulation de coupe par modèle solide/vérification machine. Dick l'a appelée « un énorme gain de temps » sur chaque trajectoire que l'entreprise exécute. « Je peux penser à quelques projets où, pendant qu'on y travaillait avec Verify, on a pu dire : "Non, attendez ! On ne peut pas le faire comme ça. Il faut contourner et l'attaquer par l'arrière, et on peut recréer de nouvelles trajectoires efficacement." »

Aujourd'hui, forte de la confiance en sa combinaison de nouveaux équipements et nouveau logiciel, Progressive Tool prend des projets aux géométries complexes et tolérances serrées, développant son travail de spécialité de longue date — les pièces sur mesure.

Le gain de temps du fraisage dynamique seul, a dit Ryan, a mis Progressive Tool en meilleure position pour obtenir plus de travaux. « Que ce soit médical, défense, automobile ou nucléaire, nos clients comptent sur nous pour chiffrer avec précision et équité. Le logiciel nous a même aidés pour cela. »

Selon les deux Thompsons, la mise à niveau vers Mastercam 2017 a aidé à réduire les délais, les temps de production et prolonger la durée de vie des outils, aidant Progressive Tool à atteindre ses objectifs commerciaux tout en maintenant sa réputation dans les pièces sur mesure.