SEE - Séparateur d'Etage Electrique
SEE-R
Les défis du SEE-R
Nous repartons du mécanisme que l'on a développé pour la version 2, avec de l'engrenage. Les points faibles repérés sur la version 3 sont de deux ordres : mécanique et thermique.
Côté mécanique :
- les déformations induites par les ressorts en compression lorsque le système est fermé ;
- les tiges de guidages en acier 'frettées' dans le plastique peuvent être mal positionnées et engendrer des frottements ;
- le bloc moteur et le pignon, en rotation par rapport à la bague inférieure, est très mal guidé ; le ressort de rappel est insuffisant pour maintenir le contact des dents entre elles.
Côté thermique :
- le PLA a une température de transition vitreuse vers 55°C. Lors d'un tir, le lanceur peut rester au soleil un moment. Le PLA ne le supporte pas sans se déformer.
Matériaux
Augmenter la rigidité et la résistance à des températures chaudes (<100°C) passe par l'étude des matériaux utilisés.
Caractéristiques du PLA jusqu'alors utilisé :
Module de Young : 2,4 GPa (données Ultimaker)
Résistance en traction : 50 MPa
Allongement à la rupture variant de 2 à 10 %
Caractéristiques de l'ABS :
Module de Young : 1,7 GPa (données Ultimaker)
Résistance en traction : 34 MPa
Allongement à la rupture : 4,8 %
Caractéristiques du PETG :
Module de Young : 1,76 GPa (données Armor)
Résistance en traction : 9,4 MPa
Allongement à la rupture : 15,4 %
Caractéristiques du nylon :
Module de Young : 0,76 GPa (données Ultimaker)
Résistance en traction : 34,4 MPa
Allongement à la rupture : 210 %
Caractéristiques de l'aluminium 7075 T6 à titre de comparaison :
Module de Young : 72 GPa
Résistance en traction : 520 MPa
Allongement à la rupture : mini 7%
Module de cisaillement : 27,1 GPa
Résistance au cisaillement : 331 MPa
La comparaison des valeurs est un piège car le plastique mis en forme par impression FDM ne produit pas un matériau isotrope. La reproduction d'une pièce en se basant uniquement sur le fichier step ne donne pas la structure interne et peut conduire à une pièce beaucoup plus rigide ou beaucoup moins. Des makers tel Stephen (Youtube : CNC Kitchen) ont montré l'impact du paramétrage des slicers sur les performances mécaniques des pièces. Nous ne parlons pas de reprise d'humidité et des qualités différentes de PLA disponibles sur le marché. Autant d'éléments qui nous poussent à quitter le confort du plastique imprimé.
Température de transition vitreuse Plastique T°C transition vitreuse PLA 55°C ABS 105°C PETG 88°C Nylon 57°C
L'ABS et le PETG sont plus résistants à la température. Mais leurs caractéristiques mécaniques laissent à désirer.
Et les résines (SLA) ? Nous avons trois imprimantes Formlabs et leur choix de résines est important. Voici un extrait de leur gamme parmi les matériaux pour applications techniques :
MATÉRIAU
MODULE DE FLEXION (GPA)
MODULE DE TRACTION (GPA) ALLONGEMENT (%)
TEMPÉRATURE DE FLÉCHISSEMENT SOUS CHARGE À 0,45 MPA
Rigid 10K Resin 10 GPa 10 GPa 1% 218 °C Rigid 4000 Resin 3,7 GPa 4,1 GPa 5,6% 77 °C Grey PRo 2,2 GP& 2,6 GPa 13% 62 °C
Les résines 'Rigid" sont chargées en microbilles de verre. Elles ont des caractéristiques thermomécaniques vraiment intéressantes. C'est quand même loin d'égaler l'aluminium, mais nous retenons cette possibilité pour la réalisation des dentures, qui poseront question lors de la mise en fabrication (attention au prix toutefois, elle sont 40 à 60% plus chères que la résine 'Grey Pro').
Fabriquer en aluminium
L'aluminium est un métal qui s'usine facilement, mais qui se soude plus ou moins bien selon les éléments d'alliage. Pour le SEE-R nous avons 5 pièces à fabriquer :
- le corps inférieur :
- assure la liasion rigide avec le lanceur ;
- guide les billes (roulement) dans une gorge pour assurer une rotation de la bague de commande ;
- guide les billes de rétention en translation et les empêche de tomber ;
- assure la liaison avec les 4 axes de guidage des ressorts ;
- retient les 4 ressorts à leur base ;
- supporte la carte électronique de commande ;
- assure la liaison (à redéfinir) avec le moteur.
- la bague de commande :
- guide les billes (roulement) dans une gorge pour assurer une rotation avec le corps inférieur ;
- commande les 4 billes de rétention du système de vérouillage ;
- intègre une denture interne en liaison avec le pignon motorisé.
- le pignon motorisé :
- est fixé rigidement sur l'axe du moteur ;
- s'engraine dans la denture de la bague de commande.
- La cage :
- maintient un espacement constant entre les billes (roulement)
- le corps supérieur :
- assure la fonction de blocage avec les billes de rétention à travers une gorge en V ;
- est guidé en translation par les 4 axes guides ressort ;
- assure la liaison rigide avec la deuxième partie du lanceur (*modulo une fonction de réglage d'acostage).
Qui passe en alumimium ?