CIRTES - Conférences IRCCyN · Découpe et laminage Laminated Object Manufacturing ... gamme de stations ... - Calcul et Simulation de fabrication de pièces

Centre de Recherche Technologique

CIRTES

AIP LORRAIN 10 octobre 2003

« Numérisation 3D et prototypage rapideExemple d’application de la stratoconception® »

Denis CUNINResponsable CFAO et Prototypage rapide


CIRTESCentre Européen de Prototypage Rapide

CIRTES29 bis, rue d ’Hellieule

88100 Saint-Dié-des-VosgesFRANCE

Tél (33) 03 29 55 11 71Fax (33) 03 29 55 10 45

e-mail : [email protected] : www.cirtes.fr

Antenne CIRTES - Carmaux :

ISTM 53bis, avenue BoulocTorcatis

81400 Carmaux Tél : 33.(0)5.63.80.21.04Fax : 33.(0)5.63.80.20.99 mail : [email protected]


CIRTESPlate-forme CFAO-PR

CAO/FAOSimulation

Prototypage rapide

CelluleUsinage Rapide

de FormeUTGV 5 axesREALMECA

CelluleOutillageRapide

Stratoconception®StR 1500 Charlyrobot

Cellule Numérisation

Laser pointLASER DESIGN

Par contactROMER

CellulePrototypage

RapideStratoconception®

STR 400CHARLYROBOT

Cellule Prototypage

RapideLOM

HELISYS

CellulePrototypage

RapideFrittage de poudres

poly. - sable - métalDTM


Stratoconception®LASER 5 axes

LASER Technologies


Stratoconception®RT 1000Realméca


CIRTESRecherche Technologique

Étude de la coupe

Etude de la température à l’interface pièce/outil (S.A.O)

Développement d’outils instrumentés pour la Surveillance Automatique des Outils de coupe


CIRTESRecherche Technologique

Procédé de Stratoconception ®

Procédé de Stratoconception ® breveté - Brevets et marques C. BARLIER - CIRTES - France


CIRTESTransfert Technologique

A partir du besoin des PMI

Développement de produits nouveaux en liaison avec les PMI

Mise en place d’une chaîne de numérisation de couverts :

Couverts de Mouroux (88 Darney)

Intégration de la chaîne numérique-Numérisation -CFAO -Prototypage et outillage rapide

Intégration de la filière numérique pour la fabrication

des moules de moussage.

MECMAS Industries (88)


CIRTESTransfert Technologique

A partir des travaux de recherche

CIRTES / MECACHROME / CEAOutil instrumenté - Actarus

CIRTES / CHARLYROBOT / REALMECA rp2i

Station de Prototypage et Outillage Rapide Stratoconcept PCProcédé de Stratoconception ® - procédé Actarus ® brevetés - Brevets et marques C. BARLIER - CIRTES- France


CIRTESCIRTESCréation d ’activités nouvelles

Essaimage d’une start-up

rp2i SA : Société chargée d’intégrer le procédé de Stratoconception® dans l’industrie

rp2i S.A.27, Rue d’Hellieule88100 Saint-Dié-des-VosgesTel : (33) 03 29 42 12 88 Fax : (33) 03 29 42 12 89



CIRTESCIRTESCréation d ’activités nouvelles

Essaimage d’une start-up

Actarus :Développement des activitésliées à l’étude de la coupe.



CIRTESIntégration du prototypage rapide dans la filière numérique

ObjetPhysique

ou outillage

Usinage rapide de formes

Filière FAO

ObjetPhysique

Numérisation

Rétro-conception

CAO

PrototypageRapide

Maquetted ’aspect

OutillageRapide

Produitbonnematière

Procédé

Création directe

Simulationvirtuelle


CIRTESLe Prototypage Rapide

C'est dans ce contexte, qu'après les outils de CFAO est apparue au début des années 90, la chaîne numérique du Prototypage Rapide.

Étapes de réalisation d ’une pièce en prototypage rapide



D’après le document de l’adit

Typologie des procédés de prototypage Rapideen fonction de l’état initial du matériau

Liquide/S Solide/S Poudre/SFeuilles - plaques Filaments Grains ParticulesPolymérisation de

résine point par point par laser

Flashage de couches de résine entières par lampe UV

Stéréolithographie•3D Systems (USA)

•Optoform (France)

•CMET (Japon)

•D-MEC (Japon)

•Teijin Seiki (Japon)

•Fockele & Schwarze(Allemagne)

Solid Ground Curing

•Cubital (Israël)

Découpe et laminage

Laminated ObjectManufacturing(LOM)•Helisys (USA)

Stratoconception•CIRTES (France)

Dépôt de fil fondu

Fused DeposingModeling (FDM)•Stratasys (USA)

•Optomec

Frittage laser de poudreSelective Laser Sintering (SLS)•DTM (USA)

•3D Systems (USA)

Eosint•EOS (Allemagne)

D S P C•Solingen (USA)

Model Maker• Solidscape (USA)

Projection de liant, d’encre ou de cire

MJM•Thermojet de 3D Systems (USA)

3D Printing•Z-Corp (USA)

Quadra. Object Géométries

Genisys. StratasysIm

prim

ante

s 3D


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Procédé de Stratoconception ® breveté - Brevets et marques C. BARLIER - CIRTES- France


Le Prototypage RapideProcédé de Stratoconception ®


CIRTESCIRTES


Le Prototypage Rapide


Tranchage

Parcours d’outils

Visualisation du STL

Stratification


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Strates 2D Strates 3D

Découpe 2 axes Découpe 5 axes Découpe 2 1/2 axes (UTGV)





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Pièce finale


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DomaineMaquettes, Modèles, Outillages légers

Types outillageThermoformage, Moulage contact, Fonderie sable

Dimensions XYgamme de stations de 400 x 250 mm à 3100 x 2100 mm

MatériauxBoisPlastiquesMétaux nonferreux

Réalisée avec le soutien de

l ’ANVAR Rhône-Alpes

Station Stratoconcept-PC® CHARLYROBOT



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Stratoconcept-RTS/RTH/RP ® rp2iDomaineMaquettes, Modèles, Outillages légers

Types outillageThermoformage, Moulage contact, Fonderie sable

Dimensions XYgamme de stations de 400 x 250 mm à 3100 x 2100 mm

MatériauxBoisPlastiquesMétaux nonferreux



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Stratoconcept-RT ® REALMECADomaineInjection, Extrusion, Moussage

Types outillagePetit outillagemécanique très précis

Dimensions XY620 x 450 mm

MatériauxAciers non traitésAciers traitésAluminium



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Projet Européen EUREKA CODERAVI EU 1771

Stratoconcept-Laser 5® Laser Technologies DomaineEmboutissage, poinçonnage, estampage

Types outillageGrand outillagemécanique de précision moyenne

Dimensions XY1000x 1000 mm

MatériauxAciers non traitésAciers traitésBoisPlastiques



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Exemples industriels : balayeuse de voirie - sté Mathieu-Yno, Toul(54)

Maquette d ’aspect de l ’arrière(polystyrène expansé ép. 45 mm)

Prototype technologique de l’ensemble

Modèle de tableau de bord(positif de rotomoulage

médium ép. 16 mm)

Modèle de la cuve à déchets

(Stratifié- médium ép. 16 mm)

Exemplaire de série



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Exemples industriels

Modèle de talon de chaussure

Sté BATA(polystyrène extrudé)

Modèle de luminaire de solSté ECLATEC(Ø400 mm - ABS)

Borne kilométrique(médium)

Modèle de semelle de chaussure

(polystyrène extrudé)



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Exemples industriels : Maquette 1/3 de la Peugeot 307

Réalisée dans le cadre du contrat de recherche PSA-Peugeot-Citroën/CIRTES



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Exemples industriels : outillages de fonderie - Mathieu-Yno, Toul(54)

Plaque modèle de pivot arrière(multiplis de hêtre)

Plaque modèle d’éléments d’essieu(multiplis de hêtre)

Plaque modèle de pivot avant(multiplis de hêtre)



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Exemples industriels : Outillage rapide - Moule de moussage

Développement d’un nouveau siège avec MECMAS -Industries®

Maîtres modèles pour moule de moussage (médium)



CIRTESCIRTES




Exemples industriels : Outillage rapide - Plasturgie, Moulage

Moule d’extrusion-soufflage(Aluminium) Développé en liaison avec le PEP

Outillage rapide de coulée pour béton réfractaire(Médium)



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Exemples industriels : Outillage rapide - Plasturgie, Moulage

Outillage de soufflage

Outillage de moussage



CIRTESCIRTES




Exemples industriels : Outillage rapide - Fonderie



CIRTESCIRTES




Exemples industriels : Outillage rapide - Emboutissage




Exemples industriels : Outillage rapide – Injection plastique

Concept d’outillage rapide

Découpe laser des strates et des

canaux de refroidissement

Micro fraisage et brasage

Outil en sortie de four

Par le procédé de Stratoconception


CIRTESFilière numérique et échange de données

Outil CAO

Modélisation en 3D

Prototypage Rapide

Outillage Rapide

Contrôle

Utilisation de la MMT

Numérisation 3DSimulation Virtuelle

- Imagerie

- Calcul et Simulation de fabrication de pièces

- Simulation de procédés industriels

IGESSTEP

natifsSTL ...

STL VRML

FAO

- Calcul du parcours d’outil

- Simulation

- Transfert vers MOCN

IGESSTEPSETVDA

natifs

ASCII IGES


CIRTESUtilisation de la numérisation 3D

• Numérisation d’une maquette d’aspect en avant projet

• Reproduction d’objets existants :

• Œuvre d’art

• Pièces mécaniques

•Intégration de modifications en cours de développement de produits

• Contrôle tridimensionnel de pièces


CIRTESUtilisation d’un nuage de points

• Intégration de la filière CAO 3D

• Reconstruction de surfaces

• Contrôle de pièces en trois dimensions

• Génération d’un parcours d’outil directement à partir du nuage de points

• Génération d’un fichier STL, utilisation des techniques de Prototypage et d’Outillage Rapide.


CIRTESDéfinition du nuage de points

Ensemble des coordonnées XYZ permettant de décrire la peau d’une pièce.

• La description des points peut être :

• Non structurée (pas de lien entre les points)

• Structurée (les points successifs constituent une ligne codée)

• Le fichier peut être de type :

• ASCII

• IGES

• Tout autre format propre au fabricant de capteurs


CIRTESExemple de deux représentations d’un même nuage

de points

Représentations du nuage de points de la Chouette de Marc Petit


CIRTESPrésentation des différentes technologies de numérisation 3D

Sans Contact

Numérisation

Contact MECANIQUE MMT

Bras de Mesures

IMAGERIE Tomographie

TEMPS DE VOL Electromagnétique

Ultrasons

VISION Lumière Structurée

Photogrammétrie

LASER Point

Plan


CIRTESReconstruction de surfaces et conception CAO 3D

Numérisation de la maquette sur la station

LD500 du CIRTES

Recherche des lignes caractéristiques, modélisation des

surfaces de la peau extérieure

Numérisation d’une bavette de voiture


CIRTES

OrthoStrato® : la Stratoconception ® dédiée à l’orthopédieLe Prototypage Rapide



CIRTESReconstruction de surfaces et conception CAO 3D

Numérisation d’une bavette de voiture

Création de l’épaisseur de la pièce

Utilisation de la définition numérique pour

• la conception du moule

• la fabrication d’une maquette de validation


CIRTESUsinage direct sur le nuage de points

Usinage 5 axes simultanés de visages

Correction du nuage de

points

Numérisation directe du

visage

Usinage du visage en 5

axes simultanés à l’échelle 1 et à l’échelle 1/3

Calcul du parcours

d’outil en 5 axes


CIRTESUsinage direct sur le nuage de points

Les moyens mis en oeuvre

Usinage UTGV 5axesSystème de FAO

Capteur OptofaceBREUCKMANN

Logiciel HypermillOPEN MIND

Capteur à lumière structuréeMéthode à « effet de Moiré »

Développement du post-processeurFAO simulationGénération du parcours d’outil 5 axes simultanés à grandes vitesses

IntervenantEOTECH

IntervenantOPENMIND

Système de numérisation

RV2_5 SP - 40000 tr/minREALMECA

KX15 - 15000 tr/minHURON

IntervenantsREALMECA

HURON


CIRTESCréation d’un fichier STL à partir du nuage de points


Reproduction directe d’une œuvre d’art en prototypage rapide parle procédé de Stratoconception®

1 2 3

4 5 6

Exemple de reproduction d’une sculpture de Mr POLLES « Océane »

Original

création numérique

Nuage de points

Numérisation de l’œuvre

Fichier STL

Traitement du nuage de points

Art et Stratoconception®


CIRTES

Procédé de Stratoconception® breveté - Brevets et marques C. BARLIER - CIRTES- France

Le Prototypage RapideProcédé de Stratoconception ®


CIRTES


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4 5 6

Traitement du fichier STL avec le procédé de Stratoconception®

1. Modèle numérique

2. Visualisation des dépouilles et contre-dépouilles

3. Choix du sens de stratification

4. Tranchage

5. Placement des inserts

6. Mise en panoplie

1 2 3

4 5 6

Création d’un fichier STL à partir du nuage de points



CIRTES


Réalisation des strates

Usinage des strates

L’usinage des strates est réalisé sur ce type de machine.

Ici, une STR 1500 de Charlyrobot




CIRTES

Montage

En cours de finition

Montage et finition de l’œuvre


Œuvre finie




CIRTES


Fichier CAO de la pièce

Conception de l’outil

Maillage de l’outil au format STL

Machine de Prototypage

rapide

Pièce obtenuepar le procédé de fabrication

conventionnel

Procédé conventionnel

Fabrication de l’outillage perdu par procédé de PR


Création d’un fichier STL à partir du nuage de points Reproduction d’une œuvre d’art par outillage rapide perdu


CIRTES


1. Visualisation du fichier STL

2. Choix du plan de stratification, tranchage du moule et mise en place des inserts

3. Visualisation d’une strate au recto

4. Visualisation de la même strate au verso

5. Moule stratifié

6. Mise en panoplie

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Reproduction d’une œuvre d’art par outillage rapide perdu


Documents

CIRTES - Conférences IRCCyN · Découpe et laminage Laminated Object Manufacturing ... gamme de stations ... - Calcul et Simulation de fabrication de pièces