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Je suis Emiel, The Practical Engineer. Si vous avez suivi la construction de ma CNC 5 axes, vous savez que le projet a récemment franchi une étape importante : un châssis de 400 kg à haute rigidité, construit en acier et en béton. Une fois celui-ci durci et solide, je suis passé à l’assemblage de l’axe Z, pour me heurter à un obstacle physique qui menaçait de bloquer toute la construction.
Une conception qui a presque fonctionné
Je savais déjà que l’espace autour de l’axe Z serait restreint. Dans Fusion 360, la conception semblait indiquer que ça passerait. Mais une fois que j’ai commencé à assembler physiquement les pièces, il est devenu évident que quelque chose n’allait pas : le support de l’écrou de broche entrait en collision avec les patins des rails linéaires.
Pas de beaucoup, mais suffisamment pour que l’ensemble de l’assemblage ne puisse tout simplement pas bouger.
Frustrant, bien sûr. Mais je fais de l’ingénierie depuis assez longtemps pour savoir que cela fait partie du processus. Surtout sur des projets personnels comme ceux que je construis pour The Practical Engineer, souvent le soir, de petites choses passent parfois inaperçues. La véritable ingénierie commence après ce moment. Comment résoudre le problème sans reconcevoir la moitié de la machine ?
Pourquoi je voulais reconcevoir une seule pièce
À ce stade, j’avais deux options. Je pouvais reconcevoir les pièces structurelles plus grandes et écarter davantage les rails linéaires, ou je pouvais essayer de résoudre le problème en reconcevant uniquement le support de l’écrou de broche.
Le reste de la machine était déjà correct, rigide et coûteux à refaire. Tout reconcevoir aurait coûté énormément de temps et d’argent.
Le défi est devenu simple : pouvais-je reconcevoir cette seule pièce pour qu’elle s’intègre dans un espace extrêmement restreint, tout en la gardant suffisamment solide et rigide ? C’est devenu un véritable casse-tête d’ingénierie, particulièrement intéressant.
Retour à la CAO : optimisation de la géométrie dans Fusion 360
Je suis retourné dans Autodesk Fusion et j’ai commencé à optimiser chaque millimètre d’espace disponible.
La première version du support comportait déjà des découpes de dégagement, mais j’avais oublié un point important : l’écrou de broche, les boulons de fixation et les patins des rails avaient tous besoin d’espace dans la même zone très réduite. Une fois le modèle sectionné dans la CAO, le problème est devenu évident.
La version reconçue est devenue beaucoup plus plate et compacte. J’ai abaissé la position de l’écrou de broche, optimisé la forme autour des patins de rails et retiré toute la matière superflue que je pouvais. À certains endroits, le jeu final n’était que d’environ 1 mm.
Serré, mais suffisant.
Pourquoi cette pièce devait être usinée CNC
Pour la nouvelle version, j’ai choisi l’acier et j’ai fait fabriquer la pièce par usinage CNC. L’impression 3D n’était pas la bonne option ici. Ce support fait partie du système d’entraînement de l’axe Z et doit rester rigide sous charge. Toute flexion de ce composant affecterait directement la rigidité et la précision de la machine. La difficulté consistait à trouver l’équilibre entre deux éléments : garder la pièce suffisamment compacte pour qu’elle s’adapte, et la garder suffisamment solide pour faire son travail. C’est exactement cet équilibre qui a rendu cette pièce intéressante.
Faire fabriquer la pièce par Xometry
Once the redesign was finished, I uploaded the CAD file to Xometry.
Une fois la reconception terminée, j’ai téléchargé le fichier CAO sur Xometry. Pour un projet comme celui-ci, ce type de service est extrêmement utile. Certaines pièces sont soit trop précises, soit trop chronophages, ou tout simplement irréalistes à fabriquer dans l’atelier. Ce support d’écrou de broche en faisait partie. Le processus a été simple. J’ai téléchargé le modèle, sélectionné le matériau et le procédé de fabrication, vérifié le prix et passé commande. La pièce est arrivée en environ six jours ouvrés, ce qui était étonnamment rapide, et dans ce cas, cela a vraiment aidé à faire avancer le projet.
Le moment de vérité
J’ai commandé la pièce chez Xometry et, lorsqu’elle est arrivée environ six jours ouvrés plus tard, je l’ai immédiatement installée dans l’assemblage de l’axe Z.
Cette fois, elle s’est adaptée parfaitement.
Les patins des rails passaient sans toucher le support, l’écrou de broche s’alignait correctement et l’axe Z pouvait enfin bouger librement. Vu le poids qu’avait atteint l’ensemble, le voir monté et fonctionnel a été extrêmement satisfaisant. Il ne s’agissait pas seulement du fait que la pièce s’adaptait. Cela signifiait que je pouvais enfin continuer la construction de la machine.
Pourquoi ces problèmes sont en réalité amusants
Aussi frustrants que puissent être ces moments, c’est aussi l’une des choses que j’apprécie le plus dans les projets d’ingénierie.
Vous rencontrez une contrainte. Vous repensez la conception. Vous optimisez la géométrie. Vous vous creusez la tête jusqu’à trouver une solution qui fonctionne. Souvent, la solution finale est meilleure que l’idée de départ.
C’est aussi pour cela que j’aime partager ces projets sur The Practical Engineer : pas seulement la machine terminée, mais aussi les erreurs, les reconceptions et la résolution pratique de problèmes qui jalonnent le parcours. C’est là que se trouve la véritable ingénierie. Vous pouvez suivre l’intégralité du parcours, du sac à dos propulseur à l‘expérience des accouplements magnétiques en passant par la construction de la CNC 5 axes, juste ici sur Xometry Pro.
Et après ?
Maintenant que l’assemblage de l’axe Z fonctionne, je peux avancer vers la prochaine grande étape : faire fonctionner la machine comme une CNC 3 axes opérationnelle.
Ensuite, le plan est d’utiliser la machine pour fabriquer des pièces pour les 4e et 5e axes. Une fois que la machine pourra commencer à fabriquer ses propres pièces, le projet entrera dans une toute nouvelle phase, et c’est la partie que j’attends avec le plus d’impatience.
Regardez la construction complète de l’axe Z et la solution d’un millimètre en action sur la chaîne YouTube de The Practical Engineer :
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