Nouvelle technique d'usinage CNC à partir de processus d'impression 3D en couches de miroirs Thermwood

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Le fabricant de machines Thermwood a annoncé sa dernière innovation de fabrication, une technique qu'il appelle Cut Layer Additive (CLA). Le processus est en fait une forme d'usinage CNC, le pain quotidien de Thermwood, mais avec des caractéristiques uniques qui permettent la production d'empilements de matériaux pouvant être assemblés en un objet complet semblable à celui fabriqué par fabrication additive (FA).

Le cœur de CLA est son logiciel. S'appuyant sur l'apprentissage automatique, l'outil a été formé pour convertir les données CAO en couches individuelles à usiner par le système CLA en deux étapes. La première étape est « Envoyer à Shape », dans laquelle le logiciel prend un fichier CAO et définit la surface extérieure de la pièce à fabriquer. Lors de la deuxième étape, l'opérateur de la machine sélectionne le matériau à partir duquel elle sera fabriquée, l'épaisseur des parois, la quantité de bois de finition et le nombre de segments à fabriquer pour chaque couche. Tout cela s'effectue à l'aide d'une interface visuelle simple, soit sur la machine elle-même, soit sur un ordinateur.

Le système CLA usine ensuite chaque feuille de matériau chargée en segments individuels sur lesquels est en outre imprimé un code QR. Les pièces sont ensuite assemblées manuellement, les codes QR indiquant où va chaque élément dans le processus de connexion. Selon le matériau et l'application, ces pièces sont assemblées à l'aide des moyens appropriés, comme de la colle et des chevilles ou des vis à métal. Une fois assemblé, l’objet complet peut être fini si nécessaire.

Pour faciliter l'assemblage, des fonctionnalités telles que des trous d'alignement de chevilles et des marqueurs d'insertion, ainsi que des trous de fixation pour le boulonnage des couches métalliques, sont intégrées au processus de fabrication. Des passages internes pour le fluide de chauffage ou de refroidissement interne, ainsi que la possibilité d'inclure des structures de raidissement internes sont en cours de développement. Le système CLA comprend un changeur d'outils automatique pouvant contenir jusqu'à 12 outils, une tête de toupie de 18 CV à 24 000 tr/min pour un usinage rapide et une table de découpe sous vide de 5'x12'.

Jusqu'à présent, Thermwood a démontré l'utilisation du CLA pour la production d'un outil de stratification aérospatiale fabriqué à partir de panneaux de fibres fusionnés à l'époxy avec un revêtement en uréthane à plusieurs composants. Il a été usiné et assemblé en moins de temps qu'il n'en a fallu pour imprimer en 3D à l'aide du système de FA à grande échelle (LSAM) de l'entreprise avec un matériau d'une valeur de 2 000 $. Un modèle de drone a été produit avec seulement 400 $ de matériaux, tandis qu'un accessoire de garniture aérospatiale creux en aluminium a également été créé.

Outil de superposition pour l'aérospatiale fabriqué à partir de panneaux de fibres fusionnés époxy avec revêtement en uréthane à plusieurs composants.

La fabrication d'objets laminés (ou superposés) (LOM) est une forme d'impression 3D souvent négligée mais très prometteuse qui commence à connaître une renaissance discrète grâce à des entreprises comme Impossible Objects et Alloy Enterprises. En empilant des feuilles de matériau puis en séparant la géométrie souhaitée de la pile, il est possible d'utiliser une gamme de matières premières beaucoup plus large que celle disponible avec d'autres formes d'impression 3D. Le défi, cependant, est de savoir comment éliminer sélectivement l’excès de matière de la construction.

Modèle de drone fabriqué à partir de matériaux d'une valeur de moins de 400 $.

Dans le cas de CLA et de la FA par ultrasons de Fabrisonic, l'usinage est la méthode de choix. Thermwood, cependant, s'appuie toujours sur un assemblage manuel, alors que les autres processus décrits font appel à des techniques automatisées pour combiner les différentes couches. Lorsque Impossible Objects a commencé à créer sa technologie de FA basée sur les composites, les feuilles de matériau composite étaient empilées manuellement. Aujourd’hui, alors qu’elle entre dans une nouvelle ère de développement, elle dispose de ce qu’elle décrit comme la technologie d’impression 3D la plus rapide du marché.

Fixation de garniture aérospatiale en aluminium

Dans cette optique, il est tout à fait possible pour Thermwood d'automatiser le processus d'assemblage. On peut par exemple imaginer une équipe de bras robotiques industriels faisant le travail de parole. Étant donné que Thermwood, un ancien fabricant de CNC, s'est lancé avec succès dans la fabrication additive avec des machines d'extrusion de matériaux grand format, cela ne serait pas du tout une surprise. À bien des égards, ces entreprises établies sont celles qui sont les mieux placées pour faire la transition vers l’espace de production numérique dans le cadre des efforts de relocalisation de la fabrication de l’administration Biden, car elles sont déjà exploitées dans la chaîne d’approvisionnement de défense qui guide ces efforts.