Semaine 3
Découpage contrôlé par ordinateur

Objectif

Travail en groupe :
caractériser la focalisation, la puissance, la vitesse, la cadence, le trait de scie et le dégagement des joints de votre découpeuse laser
Documentez votre travail sur la page de travail du groupe et réfléchissez sur votre page individuelle à ce que vous avez appris.

Travaux individuels :
Concevez, découpez au laser et documentez un kit de construction paramétrique à emboîter, qui peut être assemblé de différentes manières. Tenez compte du trait de scie de la découpeuse laser.
Découpez quelque chose sur la découpeuse de vinyle.

Résultats de l'apprentissage

Démontrer et décrire les processus de modélisation paramétrique en 2D.
Identifier et expliquer les processus liés à l'utilisation de la découpeuse laser.
Développer, évaluer et construire le kit de construction paramétrique.
Identifier et expliquer les processus liés à l'utilisation de la découpeuse vinyle.

Exemple de realisation

Lien vers la page de travail du groupe
Expliqué comment vous avez conçu vos fichiers de manière paramétrique
Documenté la façon dont vous avez réalisé votre kit d'adaptation à la presse
Documenté comment vous avez réalisé votre découpe de vinyle
Vous avez inclus vos fichiers de conception originaux.
Vous avez inclus vos photos de héros

Découpeur laser

Trouver les bons paramètres

Dans mon laboratoire, nous disposons de différentes machines :

Trotec Speedy 300

Surface de travail : 726 mm x 432 mm
Hauteur de travail : 200 mm
Vitesse de travail maximale : 3,55 m/s
Puissance : 60 W

Cette machine est conçue pour les professionnels.
Nous pouvons utiliser différentes plaques pour supporter notre matériel. Nous avons aussi la possibilité d'avoir un attachement rotatif pour utiliser la machine avec des objets cylindriques comme du verre ou des thermos.

Glowforge Pro

Surface de travail : 495 mm x 279 mm
Hauteur de travail : 50 mm

Puissance : 45 W

Cette machine est conçue pour les artisans ou les personnes semi-professionnelles.
Vous ne pouvez pas la contrôler directement, vous devez utiliser un logiciel en ligne avec une fonction de paiement.
Une fois le dessin terminé et envoyé à la machine, il suffit d'appuyer sur le seul bouton pour lancer la découpe.

Mais comment fonctionne une découpeuse laser ?

La découpe laser est une technologie qui utilise un laser pour vaporiser des matériaux et obtenir un bord coupé. Bien qu'elle soit généralement utilisée pour des applications de fabrication industrielle, elle est désormais utilisée par les écoles, les petites entreprises, les architectes et les amateurs. La découpe laser consiste à diriger la sortie d'un laser de forte puissance, le plus souvent par le biais d'une optique. L'optique du laser et la commande numérique par ordinateur (CNC) sont utilisées pour diriger le faisceau laser vers le matériau. Un laser commercial pour la découpe de matériaux utilise un système de contrôle des mouvements pour suivre un code CNC ou G du motif à découper sur le matériau. Le faisceau laser focalisé est dirigé vers le matériau, qui fond, brûle, se vaporise ou est soufflé par un jet de gaz, laissant un bord avec une finition de surface de haute qualité.
source: Wikipedia

Pour le reste de cet exposé, nous avons décidé d'utiliser la Trotec car il est plus facile de personnaliser les réglages que pour la Glowforge.

Le réglage des écarts peut être modifié pour obtenir une coupe parfaite.

La focalisation :
C'est la capacité d'avoir le laser en un seul point, de cette façon toute la puissance converge et peut couper ou graver ce que l'on veut. C'est comme en photographie, si vous voulez prendre une photo de quelque chose, le focus aide à avoir une bonne photo, si c'est trop près ou trop loin c'est flou. c'est pourquoi nous exprimons le focus à distance.

Dans mon cas, la machine n'est pas capable de changer le point de mise au point, Trotec nous fournit une jauge de référence pour régler la mise au point de la machine avec cette procédure.

La vitesse et la puissance sont liées. Si vous utilisez une petite puissance mais que vous vous déplacez très lentement, vous obtiendrez le même résultat que si vous utilisez la pleine puissance mais que vous vous déplacez très rapidement.
Ces deux paramètres seront donc réglés sur le même type avec des tests de découpe.

Je trouve que ce test de découpe est un fichier SVG que l'on peut éditer et utiliser pour découper avec le Laser cutter.
Nous changeons le texte sur le fichier avec la vitesse et la puissance pour la gravure et la découpe.

Le résultat est une pièce que l'on peut regarder et voir ce qui est bon ou pas et changer le réglage en conséquence.
Pour les tests, j'utilise du contreplaqué car c'est quelque chose que nous avons beaucoup dans mon laboratoire.

Test # 1

Le premier n'est pas assez puissant.
Il ne coupe pas
La gravure est trop légère pour être allumée

Test # 2

La gravure est meilleure qu'avant mais la coupe est trop puissante et en même temps trop rapide, donc elle brûle et ne coupe pas le contreplaqué.

Test # 3

Cette fois la coupe est très bonne, pas de brûlure, mais quelques traces derrière, donc il faut un peu plus de vitesse. l'engreaving est assez bon.

C'est le meilleur résultat que j'ai obtenu, donc je sais maintenant quel est le meilleur réglage pour le contreplaqué.
Pour être parfait, je dois faire cela pour chaque matériau que j'ai ou que j'utiliserai pour mon projet si j'utilise la découpeuse laser.

Mon réglage :
Engreaving - Puissance à 80 % pour 100 mm/s
Coupe - Puissance à 80 % pour 1 mm/s

Après avoir bien découpé et engrevé, nous devons faire une coupe d'essai d'ajustement. Cette valeur est importante à connaître car elle sera utilisée pour notre travail personnel.
Pour cela, c'est très simple, nous pouvons faire une pièce d'essai comme celle-ci.

Ce peigne a des fentes de différentes largeurs, celle du milieu correspond à la taille de la mesure du matériau, ici 3 mm.
Et on ajoute 0.1 mm à chaque encoche vers la gauche ou on ajoute 0.1 mm vers l'avant vers la droite.
Après j'exporte en PDF et j'ouvre ce PDF avec Inkscape. Je garde donc le vecteur, j'ajoute du texte pour faciliter la lecture de la valeur de ce test.

Ensuite je le découpe avec la découpeuse laser et le paramètre que j'ai trouvé juste avant. Une fois la découpe effectuée, je peux faire le test et lire la valeur.
Pour avoir un bon résultat, je place le petit carré dans l'encoche et je vois s'il reste en place, même dans l'air.

Dans mon cas, avec ce matériau, je dois réduire la dimension de mon encoche de -0,2 mm pour avoir un bon ajustement, je peux même mettre -0,3 mm pour avoir un ajustement serré en fonction de la situation.

Affectation personnelle

Pour cette semaine, je dois concevoir un kit de construction paramétrique press-fit, j'utiliserai fusion 360 pour cela.

La première idée que j'ai eue est d'utiliser un polygone, très facile à concevoir et à modifier.
Mais avec fusion 360 je dois d'abord créer la valeur paramétrique.

J'ajoute 3 valeurs différentes :

Thinkness : C'est l'épaisseur du matériau que je vais utiliser avec le laser, je l'ai fixé à 3 mm car c'est la taille par défaut pour le contreplaqué ou les feuilles d'acrylique.

Diametre : C'est pour définir la taille de mon polygone, c'est le diamètre qui peut tenir à l'intérieur de mon polygone.

Ajustement : C'est la valeur que nous trouvons dans l'affectation du groupe pour le test d'ajustement de ce matériau.

Une fois cette étape franchie, je peux commencer à dessiner avec le polygone que je souhaite. Pour la dimension, je pourrais mettre la taille que je veux, mais ici nous devons utiliser la fonction de conception paramétrique.
J'écris donc "diametre/2".
le "diametre" prendra la valeur de la table paramétrique
le " /2 " permet de faire le calcul directement dans la barre de dimensionnement pour obtenir le rayon.

J'utilise une valeur paramétrique. Un dixième du diamètre, si je change de taille, le rapport sera le même entre le diamètre et le filet.

Je commence également l'esquisse de l'encoche, la ligne de points est une ligne de construction que j'utiliserai pour faire une symétrie.
La profondeur sera le 4ème du diamètre et la réflexion sur ce point sera la réflexion sur le matériau + la valeur d'ajustement pour avoir un ajustement serré.

J'ajoute d'autres fonctions et contraintes pour obtenir une conception correcte, même si je modifie certaines valeurs de la conception paramétrique.

A la fin, après une extrusion, nous obtenons ceci

Pour transférer mon dessin dans Inkscape, j'utilise l'outil de dessin et je m'assure que l'échelle est de 1:1.
Si ce n'est pas le cas, le remplissage que je vais créer ne respectera pas les dimensions que j'ai mises dans mon dessin.

J'ai donc obtenu ceci et je l'ai exporté en PDF, et j'ai ouvert ce PDF avec Inkscape

Procédure pour transformer le PDF de Fusion en découpe laser

Dégrouper tout et déplacer le dessin hors de la zone de dessin.

Supprimer tout ce qui n'est pas la ligne de conception

Copier le passé pour obtenir le nombre d'objets dont nous avons besoin et les aligner

Changer la couleur en Rouge pur car c'est la couleur que le logiciel interprétera comme une ligne de coupe.

Imprimer avec l'utilitaire trotec, sélectionner le paramètre que nous venons de trouver dans l'affectation du groupe.

Photo of the software is comming

Une fois que vous avez vos pièces, vous pouvez l'assembler !

Certaines assemblées essaient

Problème rencontré lors de l'assemblage

J'ai décidé d'essayer avec de l'acrylique, j'ai fait une coupe d'essai avec un acrylique clair. J'ai trouvé des chutes de couleurs différentes mais de la même marque.
Je les ai coupés mais à la fin le résultat n'était pas bon. La feuille de couleur est un peu plus fine que la feuille transparente. Et le bleu est plus épais, donc je n'ai pas pu l'utiliser.

La prochaine fois, il faudra que je fasse un test d'ajustement pour chaque pièce et que je vérifie si l'ajustement est compatible entre elles.

Essais et erreurs

J'essaie différentes conceptions pour mon projet personnel.
J'ai commencé par un assemblage par clipsage et une conception paramétrique pour obtenir une boîte personnalisée.
Avec les paramètres, je peux décider de la taille, du nombre de faces et de la hauteur.

Découpeur Vynil

Un découpeur Vynil est une machine qui utilise un blabe (habituellement) et découpe un matériau selon la forme que nous décidons.
Nous utiliserons une Cameo 4

La "lame" est un petit couteau très tranchant qui peut tourner sur lui-même pour suivre le chemin. La profondeur peut être ajustée en fonction de l'épaisseur du matériau.

Le logiciel

J'utilise le logiciel Silhouette, de la même marque que la machine.
Nous disposons d'un grand nombre d'outils de base différents comme le texte, la ligne ou la forme de base.
On peut aussi importer des dessins d'un autre logiciel de dessin 2D comme inkscape.

Ici je vais utiliser l'outil texte pour faire un autocollant avec mon nom.

Préparation de la machine

Nous devons d'abord préparer le support de découpe. Le support de découpe est une référence pour le découpeur de vinyle.

Ensuite, j'insère la pièce dans le dispositif de coupe Vynil.
Quand c'est fait, je peux commencer la séquence de coupe

Après la découpe, je peux retirer le vynil du mat et enlever le contour de la lettre. Pour mettre le sitker sur une surface, je dois utiliser un papier de transfert, c'est comme un ruban adhésif, pour coller la lettre sans le support (la partie blanche) et la placer sur la surface que vous voulez. Le papier transfert est moins collant que le vynil donc quand on enlève le papier transfert l'autocollant vynil reste en place.

Semaine 3Découpage contrôlé par ordinateur