Usiner des pièces avec Fusion 360 en utilisant un montage imprimé 3D à conception générative

Suite à mes articles « Comment usiner », aujourd'hui j'explique un processus légèrement différent : comment usiner une pièce en utilisant un montage imprimé 3D à conception générative. Trouver la meilleure façon de tenir votre pièce pour l'usinage peut être l'un des aspects les plus délicats. L'utilisation de la conception générative dans Fusion 360 facilite grandement cela. Pour ceux qui ne connaissent pas encore la conception générative (vous ratez vraiment quelque chose, suivez ce lien pour en savoir plus !), cela implique de configurer géométries d'obstacle et de préservation, pour que le logiciel conçoive la pièce pour vous. L'une des contraintes de fabrication applicables permet uniquement des résultats imprimables en 3D. Dans ce cas, cela a rendu la conception et fabrication de mon montage beaucoup plus rapide qu'avec les techniques traditionnelles. Si vous voulez voir des images d'usinage, suivez ce lien.

 

 

Montage à conception générative

 

D'abord, j'ai créé le design de mon montage pour tenir ma pièce. J'ai utilisé l'espace de travail Conception Générative. J'ai défini la géométrie d'obstacle, les zones où aucune matière ne serait créée, pour pouvoir mettre des boulons par dessous pour fixer la pièce au montage. De même, j'ai créé de la géométrie d'obstacle pour que le montage puisse être fixé sur une plaque Lang. Cela permettait de localiser le montage sur la machine avec précision, en serrant un seul écrou. Pour les géométries de préservation, zones où la matière peut être créée, je les ai définies autour des trous où le montage s'attache à la pièce. Cela assurait que ces trous soient créés avec assez de matière autour pour fonctionner efficacement. J'ai ensuite appliqué les charges nécessaires que le montage devrait supporter pendant l'usinage (j'ai pris ces valeurs d'un précédent projet Autodesk).

 

 

Résultats de la conception générative

 

La conception générative produit plusieurs résultats, chacun capable de supporter les charges spécifiées. Cela m'a permis d'en sélectionner un qui correspondait le mieux à mes besoins. Je voulais imprimer mon montage en 3D pour du prototypage rapide. J'ai donc choisi celui qui avait la masse la plus faible, pour qu'il soit plus facile et moins cher à imprimer. J'étais confiant que Fusion 360 me donnait un design qui, bien que plus léger, répondrait aux exigences. L'image ci-dessous montre le montage choisi. Je l'ai imprimé sur la Stratasys Fortus 380mc au Birmingham Technology Centre. Le matériau choisi était un polymère ASA (Acrylonitrile Styrene Acrylate), avec chaque couche de 0,33 mm. Le temps d'impression total était d'environ 7 heures par montage. Pas mal du tout vu le temps que prennent normalement les montages avec les méthodes de fabrication traditionnelles !

 

 

Configurations (Setups)

 

Un autre avantage du montage à conception générative était que je pouvais faire la majeure partie de l'usinage en une seule configuration, même si j'ai programmé plusieurs opérations 3+2. Cependant, j'avais encore besoin de percer des trous sur un côté du bloc d'aluminium pour l'attacher au montage. Pour cela, j'ai utilisé un étau Lang. Cet outil m'a permis de tenir la matière avec seulement 3 mm de serrage, et de la replacer dans une tolérance de 5 microns. Cela rend le processus extrêmement fiable et répétable. Pour la seconde configuration, j'ai utilisé mon montage à conception générative, et lancé les parcours d'outils restants avec juste ce montage comme mécanisme de maintien.

 

Ébauche (Roughing)

 

J'ai utilisé la stratégie d'éclaircissage adaptatif 3D (3D Adaptive Clearing) pour ébaucher la majeure partie de la matière. Cela m'a permis d'utiliser toute la longueur de coupe de mon fraise à queue 12 mm, tout en maintenant un engagement et un angle d'engagement constants. C'est bien meilleur pour la durée de vie de l'outil et enlève la matière bien plus vite que l'ébauche traditionnelle. Un autre aspect à mentionner : j'ai dû créer des surfaces de recouvrement (patches) sur certaines zones du modèle où je ne voulais pas que l'outil entre pendant l'ébauche. C'est un avantage majeur d'un système CAO/FAO intégré, car je pouvais ajouter ces patches rapidement pour simplifier ma programmation. Vous pouvez voir ces patches en action dans l'image ci-dessous.

 

 

Finition

 

J'ai utilisé plusieurs stratégies pour finir cette pièce, car elle comportait de nombreuses caractéristiques différentes. L'une des zones principales nécessitant une finition détaillée étaient les « pieds » de la pièce. Pour ceux-ci, j'ai utilisé un parcours Parallèle (Parallel) avec une fraise hémisphérique 8 mm et un pas de 0,1 mm. Cela a donné une excellente finition de surface sans polissage manuel.

 

 

Pour les symboles A et F, j'ai utilisé l'Éventail (Scallop) avec une fraise hémisphérique 3 mm. Même s'ils étaient sur le côté de la pièce, je pouvais les programmer facilement avec l'Orientation d'Outil (Tool Orientation). Cette option rend très facile la création de parcours 3+2 dans Fusion 360. J'ai juste dû activer la case Orientation d'Outil, choisir mon axe Z directement sur la CAO et c'était parti. Comme nous avons une table tournante (trunnion) sur le Haas VF2 sur lequel j'ai usiné cette pièce, réaliser cette et d'autres opérations 3+2 était très simple. Si vous voulez en savoir plus sur l'Orientation d'Outil, lisez cet article.

 

 

Conclusion

 

Le temps d'usinage total pour cette pièce était d'environ 2 heures, mais le processus complet, qui aurait pris bien plus longtemps, a été accéléré grâce à un montage à conception générative imprimé rapidement en interne. La CAO/FAO intégrée Fusion 360 a rendu tout le flux de travail conception-fabrication rapide et fluide, car il était facile de basculer entre les espaces de travail Génératif, Conception et Fabrication à chaque étape. Si vous voulez essayer, mais n'avez pas encore testé le logiciel, vous pouvez télécharger un essai gratuit à ce lien.