Réflexions sur une ellipse parfaitement symétrique

Alors que de nombreux projets de BR Sculpture impliquent le moulage, la société fait également pas mal de travail de fabrication. Comme tout fabricant, le propriétaire de BR, Brett Richards, est parfois déconcerté par un problème de fabrication intimidant comme celui-ci - former un cadre parfaitement symétrique pour un miroir.

Une courte visite de BR Sculpture, Chicago, suffit à montrer qu'il s'agit de tout sauf d'un atelier de fabrication typique. Alors que les fabricants coupent, plient et assemblent généralement des tôles et des plaques d'acier au carbone, BR utilise généralement des métaux tels que le bronze au silicium ou le fer. Alors que les fabricants plient généralement des tubes, emboutissent des tôles ou soudent des sous-ensembles pour des applications automobiles, de machines ou aérospatiales, BRSculpture est susceptible de mouler une pièce artistique pour un sculpteur ou de fabriquer un article vintage pour un plateau de tournage. Les ateliers de fabrication aiment embaucher des fabricants expérimentés ayant de bonnes aptitudes mécaniques; tout le monde au BR est titulaire d'une maîtrise ou d'un baccalauréat en beaux-arts. Et tandis que les fabricants recherchent la sécurité financière des contrats à long terme et des volumes de produits élevés, BR bénéficie rarement d'un tel luxe. La plupart de ses projets sont des projets ponctuels ou à faible volume qui se comptent par dizaines.

Malgré les nombreuses différences, BR Sculpture a beaucoup en commun avec un atelier de fabrication typique. La plupart du travail de BR consiste à assembler - de nombreux candidats à un emploi doivent passer un test de soudage - et à plier, car une grande partie du travail de l'entreprise concerne des applications uniques de meubles, d'appareils électroménagers et de décoration intérieure. Et comme tout fabricant, il s'appuie sur le bon équipement pour faire le travail. BRSculpture est similaire aux ateliers de fabrication d'une autre manière : il rencontre parfois un problème de fabrication apparemment mineur qui s'avère être un gros problème de fabrication.

Brett Richards, le fondateur de BR Sculpture, n'a pas commencé sa carrière dans un studio d'art. En fait, il a commencé dans la fabrication. Après avoir obtenu un baccalauréat en beaux-arts de l'Art Institute of Chicago, il a pris un emploi de fabricant dans un atelier de production pour gagner sa vie. Il avait envie de plus de variété que le travail offert, alors il a trouvé du travail au noir, faisant du casting et d'autres projets.

Avant longtemps, il a quitté son emploi, a loué un espace de 800 pieds carrés et a lancé sa propre entreprise en faisant du travail de fonderie et un peu de fabrication. Il n'y avait que deux employés, Richards et un soudeur. Ils ont coulé des objets pour d'autres artistes et ont fabriqué des projets architecturaux et structurels tels que des mains courantes et des supports de boîtes aux lettres. La charge de travail a augmenté rapidement et, peu de temps après, Richards a déménagé dans un emplacement de 5 000 pieds carrés et l'entreprise est passée à 14 employés. En deux ans, il a déménagé à son emplacement actuel, un 20 000 pieds carrés. facilité.

Parce que la coulée et la fabrication sont deux processus complètement différents, BR a deux modes de travail. Pour les moulages, on utilise une pièce originale pour fabriquer le moule. En ce qui concerne la fabrication, l'entreprise s'appuie sur des impressions d'ingénierie. Bien sûr, avoir une impression n'est pas la fin. En fait, ce n'est que le début. Déterminer la meilleure façon de fabriquer la pièce est la prochaine étape. Et c'est parfois le début d'une longue recherche du bon équipement.

Un de ces projets impliquait un grand miroir décoratif. La partie du projet de BR consistait à fabriquer le cadre du miroir, qui se compose de trois éléments : un morceau de tôle lourde et hautement polie qui constitue l'arrière du cadre ; un petit bloc d'acier avec un trou percé, qui sert de cintre ; et une bordure elliptique en barres rondes. Des trois composants, la bordure elliptique était le plus grand défi.

Richards a pensé qu'il dépenserait quelques milliers de dollars pour une simple cintreuse manuelle.

Le cadre est fabriqué à partir d'une longueur d'aluminium extrudé 6063 T5. Le support matériel et un espace suffisant étaient deux problèmes qui ont joué dans le choix de la cintreuse de BR. Bien que le matériau soit solide, il est flexible et nécessite un support pour éviter l'affaissement et la torsion pendant le processus de pliage. De plus, les pièces longues nécessitent un espace d'entrée et de sortie important. De nombreuses cintreuses à trois cylindres sont construites de sorte que les axes centraux des cylindres soient horizontaux et que le cintrage soit effectué dans le plan vertical. Ceux-ci fonctionnent bien pour les pièces courtes ou les pièces longues avec des virages doux. Cependant, les articles longs avec des plis complexes peuvent être difficiles à manipuler. Lors de l'alimentation vers le haut, les soutenir manuellement peut être difficile ; de plus, les sections à parois minces ont tendance à s'effondrer sous leur propre poids. Lorsqu'ils se nourrissent vers le bas, ils peuvent manquer de place et s'écraser sur le sol.

BR avait besoin d'une cintreuse avec les rouleaux sur le dessus, avec des axes centraux verticaux, de sorte que la flexion se fasse dans le plan horizontal. Cette disposition faciliterait le support de la pièce manuellement ou avec des supports.

Un deuxième défi, plus critique que les questions de support et d'espace, concernait les dimensions de la pièce finie. La précision et la répétabilité étaient primordiales. Alors que certaines applications de pliage peuvent tolérer une certaine latitude dans les dimensions, en particulier si la pièce sera finalement cachée à la vue, les applications ornementales ou esthétiques telles que celle-ci nécessitent des tolérances serrées.

Les problèmes importants dans le cintrage sont l'espace et le support. Les pièces longues, selon les courbes, peuvent nécessiter un espace important pour l'alimentation et la sortie. Lorsqu'une cintreuse à trois rouleaux avec les rouleaux sur le dessus est utilisée, cet espace se trouve à gauche ou à droite de la cintreuse et la pièce est facilement supportée manuellement ou avec des supports.

Enfin, BR voulait une cintreuse facile à programmer.

Richards a examiné plusieurs cintreuses et a envoyé plusieurs éprouvettes pour les plier, mais a eu du mal à trouver une machine qui formerait la forme elliptique avec la précision dont il avait besoin. Sa recherche, qui a duré plusieurs mois, s'est terminée par une foire commerciale.

"J'ai vu une ellipse [formée à partir de tubes] dans le stand d'un fournisseur à FABTECH", a déclaré Richards, se référant au salon annuel FABTECH® Intl. & Salon du soudage AWS. Ce fournisseur était Profilbiegetechnik AG et la machine était une PBT25®.

Cela ressemblait à un bon ajustement. D'un coup d'œil, Richards pouvait voir qu'il répondait à deux de ses critères. Premièrement, il a des rouleaux verticaux et des coudes dans le plan horizontal. Deuxièmement, Richards savait qu'il pouvait gérer une ellipse. Cela ne laissait que deux questions : Pourrait-il faire son ellipse avec précision, et serait-il facile à programmer ? Il s'est avéré qu'il serait plus facile de répondre à ces questions que ne le pensait Richards. Le fournisseur, Boschert Precision Machinery Inc., était situé près de Milwaukee, à seulement 160 kilomètres de l'atelier de Richards à Chicago.

Richards et son équipe ont fait le voyage à Milwaukee pour évaluer la cintreuse. Ils ont été ravis d'apprendre que la programmation de la cintreuse ne serait pas trop difficile lorsque le voyage à Milwaukee s'est transformé en un cours intensif de programmation. En quelques heures, ils programmaient des ellipses. Richards a rapidement déterminé la réponse à la dernière question. La précision de l'axe X de la machine est de 1/100 mm, ce qui s'est avéré être suffisamment précis pour fabriquer le cadre du miroir.

Bien que cette ellipse particulière soit programmée comme une série de neuf courbes distinctes, le logiciel doit la transformer en quelque chose de beaucoup plus sophistiqué : une forme lisse sans courbes distinctes. En d'autres termes, le produit fini est une courbe dont le rayon change continuellement. Le produit semi-fini doit avoir deux jambes, ou gouttes, car il est physiquement impossible de rouler une longueur de matériau jusqu'à l'extrémité de la pièce.

Pour réaliser cette ellipse particulière, un opérateur insère la pièce dans la machine et lance la séquence de pliage. La machine prend le relais et rentre la pièce en effectuant les ajustements nécessaires à l'emplacement des rouleaux au fur et à mesure que le pli progresse. La cintreuse n'essaie pas de former la forme en une seule passe ; au lieu de cela, il exécute le stock d'avant en arrière dans une longue série de petits virages incrémentiels.

"Il faut environ 90 passes pour faire cette partie", a déclaré Richards. Lorsque la pièce est terminée à environ 75 %, la cintreuse s'arrête. L'opérateur trace une ligne sur la pièce adjacente à l'axe central du rouleau de cintrage central, retire la pièce de la machine, l'apporte à une scie à ruban et coupe la première jambe.

"Sinon, les deux jambes entreraient en collision lorsque la cintreuse termine la pièce", a expliqué Richards. L'opérateur renvoie ensuite la pièce à la cintreuse, aligne la marque tracée avec le rouleau central et entre la commande pour que la cintreuse reprenne le cintrage.

Quand c'est fait, il décharge la machine et retourne à la scie pour couper la deuxième patte. Après cela, l'un des soudeurs joint le cadre à l'arrière et fixe le cintre en place. Après un peu de nettoyage et de polissage, le cadre est emballé et expédié au client.

Bien que BR soit satisfait des performances de la cintreuse sur le cadre, la cintreuse peut faire quelques autres choses. Par exemple, le personnel de BR a découvert qu'il pouvait utiliser la cintreuse pour apporter de légères modifications à une pièce pliée. "Nous pouvons toujours remettre une pièce dans la machine pour resserrer le rayon", a expliqué Richards. "Nous pouvons le faire, si nécessaire, pour réduire l'espace où les deux extrémités se rencontrent. Cela réduit la quantité de soudure nécessaire pour finir la pièce."

Il convient également au cintrage de tubes carrés et rectangulaires. Pour ces formes, les rouleaux doivent généralement démarrer assez éloignés pour éviter le sertissage. La machine peut être ajustée à un maximum de 40 po entre les rouleaux. De plus, comme il se plie dans le plan horizontal, les supports de pièce intégrés à la machine sont pratiques. L'opérateur peut régler les supports haut ou bas pour redresser un matériau tordu ou pour tordre un matériau droit, c'est-à-dire pour plier une spirale 3D. Bien que BR n'ait pas besoin de fabriquer des spirales pour les projets en cours, il en a la capacité, en cas de besoin. Enfin, c'est une taille pratique. Parce qu'il est compact à 47 po par 56 po, il ne prend pas beaucoup de place. Le déplacer n'est pas un gros problème - il pèse 525 livres.

La recherche de la bonne machine a pris un peu de temps, et c'était un investissement plus important que ce à quoi Richards s'attendait, mais au final, cela en valait la peine. Le résultat, un cadre parfaitement symétrique, reflète bien à la fois BR Sculpture et le fabricant de miroirs.