Mastercam CAD/CAM au cœur du projet IndyCar de fin d'études à l'IUPUI

Difficile de trouver un programme d'ingénierie plus « dans le mille » que celui de Technologie de l'Ingénierie Mécanique de l'IUPUI (School of Engineering and Technology), situé sur le campus partagé Indiana University–Purdue University Indianapolis.

Un enseignant venu du terrain

Le chargé de cours Ed Herger apporte une solide expérience industrielle : plusieurs années en R&D sciences des matériaux, puis fabrication de produits variés (instruments thermiques, équipements de fitness). Il a ensuite bifurqué vers l'enseignement comme professeur adjoint dans un collège communautaire californien affilié Haas Automation, axé sur l'apprentissage pratique avec machines-outils Haas CNC et logiciels CNC Software Inc. (Tolland, Connecticut), développeur de Mastercam CAD/CAM.

« Les étudiants qui choisissent la technologie de l'ingénierie mécanique à l'IUPUI, plutôt que l'ingénierie mécanique pure, sont davantage exposés à la réalité du terrain de fabrication, au-delà des disciplines de conception », explique Herger. « Ils acquièrent des compétences pratiques immédiatement applicables après l'université, que ce soit Mastercam, SolidWorks ou d'autres logiciels que nous enseignons. »

Pédagogie : du classique au cloud

Les deux premières années couvrent les matières académiques de base. La technologie intervient sérieusement à partir de la 3e année. Jusqu'à récemment, le programme privilégiait cours magistraux et projets pratiques traditionnels. Pour le CFAO, Mastercam for SolidWorks était enseigné comme module complémentaire.

« Nous voulions offrir plus d'expérience CFAO ainsi que des opportunités de certification en ligne. Cela a signifié se concentrer sur Mastercam et les avantages en ligne de Mastercam University. Cela donne aux étudiants l'option d'obtenir un certificat de compétence en plus de leur Bachelor of Science, avec des leçons en ligne au labo comme sur leurs ordinateurs personnels. »

Herger fait suivre aux étudiants deux ou trois modules de Mastercam University en autonomie, puis donne un exercice basé sur les opérations CFAO vues. En cours, il projette la leçon Mastercam et ses propres consignes sur grand écran pour partager les opérations avec les différents groupes de travail. Il suit leur progression et se dit satisfait de leurs résultats aux certifications.

Projets pratiques ambitieux

Avant les cours CFAO d'Herger, les étudiants valident modélisation 3D, lecture de plans et procédés de fabrication pratiques, puis modélisation paramétrique sous SolidWorks. Une fois en cours, place à Mastercam intensif.

« Je leur donne généralement un gros projet, type outillage moule ou matrices pour certaines pièces. Mon approche : un projet global plutôt que multiples petits exercices à faible portée pratique. »

Exemple : rétro-ingénierie d'un micromètre. Les étudiants conçoivent plusieurs programmes d'outillage pour fabriquer les pièces, puis programment les opérations d'usinage sur Mastercam en salle informatique.

« J'essaie de donner un projet à application réelle sans trop de directives. Ils apprennent mieux en cherchant par eux-mêmes avant que j'intervienne. »

Les fonctions comme le Fraisage Dynamique (Dynamic Milling) permettent d'exploiter pleinement les capacités des machines CNC. Beaucoup de grosses pièces complexes en aluminium, focus sur le surfaçage 3D pour moules et matrices complexes. Exemple : le cadre en U du micromètre, programme de 6 heures, résultat excellent. Tous les parcours d'outils (contourage, cercles, etc.) réalisés sur Mastercam de A à Z. « Je ne vois aucune fonction CFAO 3 axes qu'on n'ait pas au moins effleurée. »

Le micromètre mesure 0-1 pouce (0-25,4 mm), longueur totale ~3 pouces (76,2 mm). Jeu de matrices en acier à outils pour le cadre en U, petit poinçon aussi en acier à outils pour marquer le manchon avec tous les chiffres et graduations.

Petit moule pour le tambour rotatif inclus : minuscules chiffres et repères de position à l'intérieur. Les étudiants ont dû intégrer divers congés dans le CAO et vérifier l'usinabilité de ces micro-gravures. Quelques itérations pour trouver la bonne approche de surfaçage 3D ; certains ont échoué à générer les parcours. Ils ont appris que le parcours de surfacage parallèle était moins sensible aux géométries « bizarres ».

Matrice de marquage pour les graduations 0,05 pouce (1,2 mm) du manchon, programme de gravure inverse : usinage de tout l'extérieur, laissant les marques en relief avec un outil de gravure 1/8 pouce (3,175 mm), 60°.

« J'insiste pour qu'ils exploitent chaque once de cette technologie formidable à leur avantage. »

Projet phare : transmission IndyCar interactive

Herger est particulièrement enthousiaste sur le projet de fin d'études « IndyCar ». « Étant à Indianapolis, on est naturellement en contact avec la course auto et on a notre propre programme motor sport. »

Le musée de l'Indianapolis Motor Speedway expose une transmission IndyCar en coupe, jusqu'alors statique. Le musée a confié au programme l'animation et l'automatisation de cette transmission pour en faire un affichage interactif : rotation lente, passage de vitesses via une réplique du volant d'origine. Tous les supports reliant le petit moteur électrique à la transmission, composants divers et vérin linéaire pour actionner la tringlerie ont été usinés avec Mastercam.

Grâce au Fraisage Dynamique, les étudiants poussent les machines vite. Exemple des supports : départ d'un bloc aluminium 2×2×2 pouces (50,8³ mm), résultat : plaque 5/8 pouce (15,8 mm) avec bosses cylindriques arrière (1/2 à 3/4 pouce selon emplacement) pour fixation avec dégagement.

« Avec le programme Dynamic Milling, fraise hémisphérique 1/2 pouce (12,7 mm) et pleine profondeur de passe pour enlever la matière jusqu'à ~1¼ pouce (31,75 mm), sauf les trois bosses. Puis fraise hémisphérique 1/2 pouce pour laisser un congé au fond des bosses. Mastercam génère les parcours, Dynamic Milling optimise les opérations. La simulation Verify de Mastercam est utilisée pour chaque programme avant exécution. »

Résultat : aucun problème potentiel. « Ce projet de fin d'études, comme beaucoup d'autres, a été fantastique pour nos étudiants et notre programme. »

Pour plus d'infos : www.mastercam.com ou 860-875-5006.