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Réalisations | Makerslide machines

Dans cet exemple il s’agit de découper les couvercles supérieurs et inférieurs d’un boitier de smoothieboard, le système électronique qui dirige les CNC Formosa.
Le milieux du boitier est fait par impression 3d

photo-presentation-design-organique

Le design organique place au centre de ses préoccupations l’interaction entre l’humain, la nature et l’objet.
Les différents styles de design organique ( art nouveau, art scandinave, biodesign … ) utilisent des courbes fluides, des surfaces courbes.

Fusion 360

fusion-360-workspace

Le logiciel Fusion 360 permet de faire travailler ensemble avec le même logiciel, les concepteurs et les designers.
On passe facilement d’un workspace à l’autre ( MODEL, SCULPT, PATCH, ANIMATION, RENDER … )
Le résultat de la modélisation effectuée par les différents intervenants peut être envoyé directement dans le workspace “CAM” pour préparer la fabrication.

Les modules PATCH et SCULPT peuvent être utilisés pour réaliser des formes organiques grâce a la création de profils et surfaces courbes contrôlées par des splines et T-spline.

Modélisation paramétrique et directe :

La modélisation paramétrique permet de modéliser des volumes et des assemblages de pièces en fonction de paramètres qui peuvent être facilement modifiés ( dimensions, relations géométriques … ), ces paramètres correspondent aux dimensions et géométries fonctionnelles ( conditions pour que le mécanisme fonctionne ). La modélisation paramétrique est l’idéal pour la modélisation de mécanismes, de machines.

Le principe de la modélisation directe c’est faire de la sculpture en poussant et tirant des surfaces, ce qui permet une grande liberté de forme et une plus grande souplesse, possibilité de faire des modifications très rapidement sans contraintes. C’est le principe de modélisation idéal pour les designers, les artistes.

Fusion 360 permet avec un même logiciel de modéliser de manière paramétrique et directe et de passer d’un mode à l’autre facilement.

A la base du design organique, les courbes et surfaces paramétriques

idee-design-organique

 

Les splines 
Spline est un mot anglais qui désigne une latte en bois flexible qui était utilisée par les dessinateurs pour tracer des courbes passant par des points fixés, notamment dans la construction navale.

latte-spline

L’utilisation des splines en C.A.O

La première utilisation des courbes spline en C.A.O a été faite par M. Pierre Bezier en 1950, ingénieur chez Renault, il a mis au point des courbes avec des équations mathématiques pour permettre la conception de pièces automobiles par ordinateur et ensuite le pilotage des machines outils.

Il existait des courbes d’ajustement avant les travaux de M. Pierre Bezier mais celle ci changeaient d’aspect lors d’une rotation de repère, ce qui les rendait inutilisables en C.A.O
M. Bezier a ensuite créer sa propre entreprise et ses courbes qui portent son nom on été utilisés également dans l’industrie informatique notamment par Xerox, Apple Adobe puis Microsoft.
Presque au même moment des recherches étaient également  effectuées sur les courbes paramétriques par Paul de Casteljau de Citroen et de M de Boor de Général Motors.Bezier_forth_anim

La forme des courbes de Bézier est contrôlée par les quelques points d’un polygone de contrôle.
Les modifications de la forme sont ainsi faciles et aisément reproductibles.

Une amélioration des courbes de Bézier, les NURBS
Les NURBS  (Non-Uniform Rational Basis Splines) ont été mises au point dans les années 1970, elles permettent de contrôler la courbure des surfaces par une grille de points.
nurbs

Les T-splines

Les T-splines sont la dernière amélioration dans le domaine des courbes et surfaces paramétriques, elles ont été inventées en 2003.
Le workspace “Sculpt” de Fusion 360 fonctionne avec des T-Spline, il maintien cependant une compatibilité avec la technologie précédente NURBS encore utilisée par de nombreux logiciels.

Dans les T-Splines, les points de contrôle peuvent être connecté à 4, 5, 6 ou plus autres points de contrôle.
La capacité à avoir des star points est une différence fondamentale entre les T-Splines et les surfaces NURBS

nurb-star-point

star-point

comparatif-nurbs-t-spline

 

 

 

 

Pour la même complexité de surface les T-spline ont besoin de beaucoup moins de point de contrôle que les NURBS.
La Topology T-Spline est plus simple et procure un avantage pour les modifications et lissages des surfaces.

Nurb-T-spline-nb-control-point

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

surfaces-plus-complexes

 

Il est possible de créer des surfaces plus complexes
avec des T-splines.

 

 

 

T-spline-single-surface

Avec les T-splines les formes complexes peuvent être obtenus grâce à la déformation d’une seule surface

Passage des surfaces T-splines aux volumes dans fusion 360

T-spline-surfacique-volumique

L’utilisation des T-spline se fait dans le workspace “Sculpt” cela reste du surfacique.
Pour avoir un volume il faut que toutes les surfaces soient fermées.

Fermer et délimiter des surfaces se fait dans le workspace “Patch”

Le processus habituel de conception d’un volume organique c’est :
1 – la création d’une surfaces dans le workspace “Sculpt
2 – la fermeture ou la délimitation des surfaces sculptées grâce à l’ajout de surfaces pilotés par des courbes dans “Path
3 – l’ajout des volumes fonctionnels dans “Model

Si vous utilisez des primitives T-splines dont les toutes les surfaces sont déjà fermées ( Box, Sphere, Torus, Quadball ) et qu’il n’y a pas besoin de couper certaines partie avec des surfaces courbes
vous pouvez passer directement du workspace “Sculpt” au workspace “Model”

Il est possible également de créer un volume ou plusieurs volumes  dans “model” et d’ajouter ensuite une partie organique, une poignée par exemple

combiner-workspace

Si vous savez créer dans le module “Sculp” c’est bien, si vous savez passer de “Sculpt” à “Patch” et vice versa pour créer vos volumes c’est très bien.
Si vous savez passer dans n’importe quel sens de “Sculpt” à “Patch” et “Model” c’est l’idéal

 

Les règles à respecter pour la création des surfaces T-spline

loop-ring

Combien de ring et loop à mettre pour une surface ?

Vous pouvez créer un nombre arbitraire de loop au départ pour vos surfaces, il est préférable d’en mettre moins que nécessaire, il est plus facile d’en ajouter par la suite à certains endroits  plutôt que d’en effacer à tous les endroits ou il y en a trop.
Ensuite vous ajoutez des rings la ou des changements de direction de courbures doivent se faire ou bien la ou la courbure doit être plus précise.

conbien-ring-and-loops-ajouter

Par exemple sur le coté de la poignée de cette théière des rings ont été ajouté pour permettre de modeler par la suite les changements de courbure.

rayon-de-courbure

Plus les loops et rings sont nombreux à certains endroits plus le rayon de courbure pourra être petit.

trop-de-loop

Lorsqu’il y a trop de loop et ring, les points de contrôle se multiplie et l’ensemble de la courbure devient difficilement contrôlable.
Il faut donc ajouter les points de contrôle juste ou cela est nécessaire, pour les autres mettre seulement le minimum.

a-evitersurfaces-t-pline

 

A voir sur le web

Les possibilités de design organique avec Fusion 360, démonstration du studio CUD en Allemagne

https://www.youtube.com/watch?v=JYfnFVyy49A
https://www.youtube.com/watch?v=kqRvBMatPkE

Avec le logiciel CAMBAM, il existe des polices particulières à installer si vous avez besoin de lettres constituées d’un seul trait.
Le résultat final, ce sont des lettres dont la largeur des traits est celle du diamètre de votre outil, et chaque extrémité se termine par un demi cercle correspondant la aussi a la forme cylindrique de votre outil

Pour les écritures calligraphiques, des grandes différences entre les largeurs des traits existent.
Une façon de rendre ces écritures esthétiques c’est d’utiliser un matériaux bicouche ( les deux couches de votre plaque ont des couleurs différentes ) et de faire des usinages par poche, c’est a dire au lieu d’enlever seulement le contour des lettres, faire en sorte que l’outil parcourt toute la surface intérieure des lettres.

Attention !! utilisez un outil de diamètre faible 2mm par exemple, si vos écritures sont fines utiliser dans ce cas un outil en V et gravez avec la pointe de l’outil.
Sinon certaines parties ne seront pas réalisées comme dans l’image ci-dessous.

Les copies d’écrans ont été réalisés avec le logiciel Cambam, mais les principes généraux ci-dessous sont également valables pour d’autres logiciels ( Vcarve, Fusion 360 … )

Toutes les polices windows peuvent être utilisées pour graver ou découper des écritures.
Attention !!! c’est le tour des lettres qui définit la géométrie et pas la surface intérieure.

Cela veux dire que si vous programmer une opération de gravure, le centre de l’outil va parcourir le contour intérieur et extérieur de chaque lettre.
Pour éviter que le contour extérieur et intérieur des lettres ne se touche il faut choisir une taille d’écriture suffisamment grosse et mettre en gras.
Voici ci-dessous un exemple de gravure des contours de caractères Chinois fait avec une CNC Formosa 750

Pour l’écriture avec un usinage du profil en contournage intérieur, assurez vous que l’épaisseur des lettres est partout supérieur au diamètre de votre outil. Sinon certaines parties des lettres ne seront pas usinée.
Je conseille pour l’outil de ne pas dépasser un diamètre de 2mm pour les écritures avec contournage intérieur ou poche
Il n’est pas possible d’usiner des angles droits avec des fraises cylindriques.

Si vous voulez faire des écritures plus fines avec des angles droits il existe une autre technique (V-carving) mais celle ci fera l’objet d’un article dédié.

A propos de la phrase gravée.

Comme vous l’avez deviné, il s’agit de “Om Mani Padme Hum” un des plus célèbre mantra du Boudhisme

Si vous voulez vous entrainer, faire un cadeau a un de vos amis Boudhiste vous pouvez demander a votre CNC de le décliner en différentes langue

  • Chinois : 唵嘛呢叭咪吽 (Ǎn mání bāmī hōng)
  • Coréen : 옴마니반메훔 (Ommanibanmaehum)
  • Sanskrit : ॐ मणि पद्मे हूँ (Oṃ maṇi padme hū)
  • Japonais : オーン マニ パドメー フーン (Ōn mani padomē fūn)
  • Birman :ဥုံမဏိပဒ္မေဟုံ (Òʊɴ manḭ paʔmè hòʊɴ)

 

 

Pour cette écriture, il n’y avait pas de police Tibétaine dans Windows, dans ce cas la seule solution c’est de récupérer les phrases dans google image ( ensuite de vectoriser les contours et exporter en DXF )

Dans votre logiciel de préparation du Gcode, CAMBAM par exemple cette phrase ne sera pas vue comme une phrase a graver mais un dessin, mais de toute façon votre CNC Formosa elle s’en fiche, pour elle tout au final est du Gcode, déplacer l’outil vers la  coordonnée X Y Z avec telle vitesse c’est tout dont elle a besoin.

Ici un matériaux très bon marché a été utilisé, du bois MDF mélaminé blanc, on en trouve partout dans les magasins de bricolage. C’est un bois agloméré utilisé pour faire généralement les caissons de meubles ( les parties du meuble qui ne se voient pas).
Une autre possibilité est de peindre du MDF classique pour avoir plus de variété dans la couleur de fond.

Et voila le logo de Where is my terminé !!

Certe cela aurait été mieux avec un plastique PVC bicouche comme pour la plaque makerslide machine mais en bleu et blanc au lieu de rouge et blanc. Mais je n’avais pas emporté ce type de plaque lors de la mini maker faire et les fondateurs de Where is my m’ont dit qu’ils allaient teindre le fond du logo afin de mieux faire contraste.

Lors de la mini maker faire de Rouen le 4 juin 2016, mes voisins de stand m’ont demandé de graver leur logo dans une planche de bois. Cela a été pour moi l’occasion de tester une nouvelle fonction de CAMBAM, convertir des polylignes en région.

Leur fichier était au format vectoriel Illustrator.
Il y a une fonction dans illustrator qui permet d’exporter au format DXF, c’est parfait tout ce dont a besoin CAMBAM pour préparer l’usinage.

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