Construction d'une CNC Epoxy granite pour l'acier

[Coyote94]

Encore un amateur avec une chinoiserie

 

[Algone]

Joli projet que je vais suivre avec grand plaisir.
J'ai été un peu surpris par la taille des VAB mais pourquoi pas, aussi les servo des axes, 1500w ça fait quand même pas mal, je sais que Stef van Itterzon avait mis de 750w mais là aussi pourquoi pas, tu semble bien avoir réfléchis ton projet

 

[mpvue91]

Joli projet que je vais suivre avec grand plaisir.
J'ai été un peu surpris par la taille des VAB mais pourquoi pas, aussi les servo des axes, 1500w ça fait quand même pas mal, je sais que Stef van Itterzon avait mis de 750w mais là aussi pourquoi pas, tu semble bien avoir réfléchis ton projet

Bonjour,
Il est clair pour moi que faire atteindre 3000 tr/min (vitesse 15 m/min) à des vis de diamètre 45 mm PLUS entrainer la masse transportées, va demander d'utiliser des servomoteurs maousss costauds

 

[maxcnc]

Il est clair pour moi que faire atteindre 3000 tr/min (vitesse 15 m/min) à des vis de diamètre 45 mm PLUS entrainer la masse transportées, va demander d'utiliser des servomoteurs maousss costauds

Oui je reviendrai sur les calculs, mais la plupart de la puissance est utilisee pour accelerer les vis a billes. Le poids de la masse deplacee n'ajoute qu'une part faible du couple necessaire.

 

[mpvue91]

Le poids de la masse deplacee n'ajoute qu'une part faible du couple necessaire.

Oh que non !!! il faudra accélérer ces mases aussi C'est l'ensemble : rotor du servomoteur, la vis à billes et les masses en mouvement Si vous croyez que la masse de l'électrobroche ne va pas compter vous allez vers beaucoup de surprises.

 

[maxcnc]

Oui je n'ai pas dit negligeable mais une part faible relativement compare a l'inertie de la vis a bille (surtout si on passe de 40 mm a 50 mm par exemple pour le diametre). Je detaillerai les calculs, mais j'inclus ces parametres dedans (masse a deplacee, effort sur l'axe, inertie du servomoteur, et inertie de la vis a billes).

 

[mpvue91]

Avez-vous une estimation déjà du poids que fera le portique avec une broche de 7,5 kW ? Juste par curiosité

 

[Squal112]

@mpvue91 , les calculs sont assez simples à faire.
Si on ne tiens pas compte des frottements, deplacer 300kg sur 800mm, de 0 à 15m/min en 0.05s.
Sur un déplacement horizontal, le couple est d'environ 1.5N.m, avec une marge confortable un servo avec un couple de 3N.m en est parfaitement capable.
Sur un déplacement vertical vers le haut c'est environ 4N.m, ainsi un servo de 6 à 8N.m conviendrait très bien.

En ajoutant les frottements/rendements/inertie des différents éléments :
Déplacement horizontal : 14 à 20N.m en crête.
Déplacement vertical vers le haut : 16 à 22N.m
C'est beaucoup plus, mais je suppose que @maxcnc a prévu un contrepoids ou équivalent pour le Z, donc au final le couple se réduit fortement.
Ces couples en crêtes sont tenables en par des servos des puissances indiquées.au départ.

 

[vibram]

@mpvue91 , les calculs sont assez simples à faire.
Si on ne tiens pas compte des frottements, deplacer 300kg sur 800mm, de 0 à 15m/min en 0.05s.
Sur un déplacement horizontal, le couple est d'environ 1.5N.m, avec une marge confortable un servo avec un couple de 3N.m en est parfaitement capable.
Sur un déplacement vertical vers le haut c'est environ 4N.m, ainsi un servo de 6 à 8N.m conviendrait très bien.

En ajoutant les frottements/rendements/inertie des différents éléments :
Déplacement horizontal : 14 à 20N.m en crête.
Déplacement vertical vers le haut : 16 à 22N.m
C'est beaucoup plus, mais je suppose que @maxcnc a prévu un contrepoids ou équivalent pour le Z, donc au final le couple se réduit fortement.
Ces couples en crêtes sont tenables en par des servos des puissances indiquées.au départ.

Est ce que tu pourrais mettre le détail des calculs stp ? Je ne les connais pas mais c'est toujours utile... Ce genre d info devrait être mise de côté pour les autres membres

 

[mpvue91]

En faisant une recherche sur ce forum on trouve des documents concernant le choix des moteurs pas à pas qui traitent de tout çà

 

[maxcnc]

Petit sujet du jour sur l'epoxy granite​

On va commencer par l'epoxy granite, sujet fleuve dans certains forums comme cnczone (253 pages pour les courageux) mais qui s'est tarit un peu, ou en tout cas il n'y a pas tant de machines que ca chez l'amateur.

L'idée est de recréer du granite mais de manière synthétique. L'époxy granit est aussi appelé béton polymère ou fonte minérale. Le principe fondamental est d'utiliser un mélange d'agrégat ou de quartz et d'utiliser l'époxy comme liant.

Quelques avantages comparé aux autres méthodes traditionnelles (acier/fonte, béton):

• Amortissement des vibrations très élevé, 10x comparé à l'acier.
• Stabilité dimensionnelle excellente (une des raisons pour laquelle le granit naturel est utilisé pour beaucoup d'instruments de métrologie)
• Résistance à la corrosion (très bonne résistance à tout type d'agents)
• Pas de retrait lors de la coulee.
• Cout energetique de production plus faible que l'acier ou le beton (et relativement facile de s'en debarasser).

Caractéristiques mécaniques:

• Module d'Young : jusqu'à 40 KN/mm2 (acier autour de 210)
• Densité : 2.2 g/cm3 (acier autour de 7.85)
• Decrement logarithmique (capacite d'absorber les vibrations): 0.02 (l'acier 0.002)

Reference:​

• La these de Castillo German sur le domaine en Francais en plus https://oskar-bordeaux.fr/handle/20.500.12278/25344
• Une these interessante sur la conception des machines outils: https://my.mech.utah.edu/~bamberg/research/PrinciplesOfRapidMachineDesign/Principles of Rapid Machine Design.pdf

Le choix des matériaux:​

L'agrégat n'est pas n'importe lequel on vise une saturation totale en epoxy sans avoir un exces. L'epoxy étant relativement "mous" on souhaite mettre un maximum d'agrégats pour augmenter la rigidité. Il y a des theories assez complique sur comment choisir ses aggregats pour avoir la compaction optimale. Pour les intéressés, courbe de Fuller pour obtenir un tassement le plus dense possible.

Ensuite vient le choix du ratio pour l'epoxy, plusieurs méthodes :

• empirique : méthode de l'eau. On prend une quantité connue d'aggregats et on ajoute de l'eau jusqu'a saturation. On peut alors mesurer la quantite d'eau ajouter pour en deduire la quantite de resine.
• expérimental on essaie different ratios et on regarde ce qui marche le mieux.
• théorique: on connaît la la densité de chacun des matériaux, et on peut calculer le taux de compaction ideal.

Les consequences auront une influence sur la viscosité du melange, sa facilite a etre coule, et ses propriétés mécaniques.
Les ratios vont de 8 a 12-15% en fonction des applications.

Approvisionnement :

• Epoxy Resin L et durcisseur GL2 via R&G https://www.r-g.de/en/list/Resins
• Silimix 282, achat possible directement via le fabricant allemand ou sinon sur certains sites en ligne https://www.moertelshop.com/buy-SILIMIX-282-cheaply_5

Quelques exemples d'essai entre 8 et 10%, je me suis fabrique plusieurs eprouvettes pour valider certaines mesures, comment il se coule, et les variations associées à la quantité d'époxy. De la gauche vers la droite, 10%, 9% et 8% d'epoxy ratio en masse. J'ai aussi fait quelques mesures pour estimer le module d'Young des eprouvettes, avec un test de flexion.

Aussi quelques tests pour les inserts pour voir ce qu'il y a a ajuster, comprendre l'impact des alignments.

Pour la coulée:​

• Préparation du mélange d'époxy et durcisseur. Le temps de pot est de 210 min une fois cette étape réalisée.
• Ensuite on ajoute l'aggregat, idealement un malaxeur à action forcée (si vous savez ou en louer dans la région du Doubs, du côté de Valdahon, je suis intéressé). Pour l'instant j'utilise un malaxeur puissant ca se fait bien, et un bac a mortier de 200L.
• Mélanger jusqu'à obtenir une pâte homogène sans zone sèche, on souhaite que l'époxy pénètre partout et que le melange soit humide.
• Ensuite on vibre
  • Étape très importante pour réduire les bulles d'air, compresser le melange. Le mélange est très visqueux, beaucoup plus que du béton. Les calculs sont un peu plus compliqués pour estimer la fréquence et l'intensité à laquelle il faut vibrer et la durée.
    • Il faut une frequence et une force suffisante pour vibrer correctement sans pour autant entrainer la séparation des aggregats (les plus legers vs les plus gros).
    • Trop fort et l'impact sur le moule. Ca fait bizarre de voir quelques centaines de kilo vibrer aussi.

Donc deux moteurs à vibration pour pouvoir faire vibrer mes moules. Chaque moteur peut faire vibrer 5000N
- Montage standard avec un petit VFD Nflixin (deux moteurs venant de Chine, oui oui les chinoiseries...)

J'ai aussi fait une station pour mesurer les accelerations, la temperature avec un Raspberry Pi mini zero pour pouvoir logger la temperature et l'acceleration pendant la coulee avec un petit ecran pour afficher en temps reel (si vous voulez des details n'hesitez pas).

Le melange semble tres liquide apres la coulee, mais apres 24h, il est dur comme du cailloux.

Ensuite on laisser secher pendant 24 h et on peut demouler, on peut aussi effectuer une post cure a 70C pendant 15 h pour une transition verre sur la surface mais il semblerait que ca ne change pas vraiment les proprietes mecanique de maniere interessante pour mon utilisation. C'est assez difficile de trouver les effets sur les proprietes mecaniques.

Voila pour une petite presentation sur l'epoxy granite.

Pour répondre a quelques questions, pas d'armature metallique a l'interieur, car il peut y avoir des problemes de dilation thermique (vu que les deux matières vont se dilater de manière differente), aussi en fonction de la structure ca peut creer des ponts pour les vibrations.

Pourquoi avoir choisi le granit au lieu de l'acier (comme on utilise du béton fibré acier ou du Weicon etc.) pour la charge résine de ton projet ?

Il ne suffit pas d'avoir des fibres, il faut recréer du cailloux. Il y aussi beaucoup d'etudes sur quel type d'additifs a ajouter dans les resines ou dans les betons en fonction des applications et des couts. Et je ne suis pas sur du cout de la fibre d'acier.

Prochaine discussion sur le chassis et les moules.

 

[mpvue91]

On va commencer par l'epoxy granite, sujet fleuve dans certains forums comme cnczone (253 pages pour les courageux) mais qui s'est tarit un peu, ou en tout cas il n'y a pas tant de machines que ca chez l'amateur.

Bonjour,
Je pense que peu de gens sont prêts à s'investir autant que vous dans les travaux préalables que vous nous décrivez !!!

 

[g0b]

Bonjour,
Je pense que peu de gens sont prêts à s'investir autant que vous dans les travaux préalables que vous nous décrivez !!!

D'un autre coté, si je comprends bien, ca fait 16 ans qu'il travaille sur le sujet, donc forcément, ca laisse supposer des travaux préalables conséquents

 

[tournele]

Bonjour à tous,
j'ai commencé à suivre ce sujet, même si je ne suis pas ' calé ' en cnc, car sur le principe je le trouve intéressant, et d'autre part parce que comme @gob, parce que suivre le développement d'un projet muri de longue date est toujours enrichissant, et cela fait montre de l'investissement intellectuel, physique et financier de ces passionnés

 

[Algone]

@maxcnc: Très intéressant ce descriptif
T'as fait une estimation du nombre de kilos d'époxy dont t'avais besoin?

 

[maxcnc]

D'un autre coté, si je comprends bien, ca fait 16 ans qu'il travaille sur le sujet, donc forcément, ca laisse supposer des travaux préalables conséquents

Haha oui on va dire que ca fait 16 ans que je veux faire une cnc, donc le projet a eu le temps d'evoluer, mais j'ai plus de temps maintenant donc je peux passer a la partie realisation. J'ai beaucoup lu, etudie et regarde d'autres machines pour faire la mienne.

T'as fait une estimation du nombre de kilos d'époxy dont t'avais besoin?

Pour l'epoxy pur, je vais etre autour de 196kg (le baril fait 200 kg), donc total qui va etre coule, sera de 3000 kg. Je suis a 8.5%-9% d'epoxy en masse dans le ratio que j'utilise.

 

[mpvue91]

Bonsoir,
Question ; quelle est la toxicité annoncée par le fabricant de cette résine et surtout de son durcisseur ? car là il s'agit de quantités quasi industrielles
J'ai fait de la stratification et la première résine époxy était TRES allergogène et la seconde, non, mais annoncée cancérigène. DONC
Règle numéro UNE ; port de masque approprié obligatoire et port de gants obligatoire : aucun contact avec la peau mais malgré cela l'allergie tout le monde y avait eu droit tôt ou tard : le cancer , on ne sait pas, c'est moins facile à corréler

 

[maxcnc]

Oui en effet c'est un très bon point à mentionner.
Les coulées s'effectuent dans un grand local ventilé, avec port du masque avec cartouches pour gas , de lunette et des gants.
Les principaux dangers sont irritation de la peau et des yeux.
Le fournisseur fournit les notices de toxicité des produits.

Pour l'epoxy

Precautionary statements	H-statements
H315	Causes skin irritation.
H317	May cause an allergic skin reaction.
H319	Causes serious eye irritation.
H411	Toxic to aquatic life with long lasting effects.

Pour le durcisseur

H314	Causes severe skin burns and eye damage.
H317	May cause an allergic skin reaction.
H412	Harmful to aquatic life with long lasting effects

 

[vibram]

Tu as utilisé quel produit et en quelle quantité comme agent de démoulage ?

Dans mes experiences de coulage, j'avais l'impression que les vibrations avaient pour effet d'enlever l'agent a certains endroits et du coup le démoulage était très pénible

 

[furynick]

Je ne sais pas si c'est applicable aussi pour l'epoxy-granit mais dans mes jeunes années en bâtiment j'avais appris qu'il ne fallait pas vibrer les coffrages à béton pour éviter la formation de bulles en surface.

 

[vibram]

Je ne sais pas si c'est applicable aussi pour l'epoxy-granit mais dans mes jeunes années en bâtiment j'avais appris qu'il ne fallait pas vibrer les coffrages à béton pour éviter la formation de bulles en surface.

je crois que dans son cas, s'il a suivi la these de castillo german, il y a un agent de debullage.
Mais en tout cas tu es obligé de vibrer pour ce genre de construction

 

[maxcnc]

Alors, il faut en effet vibrer pour eliminer les bulles d'air qui se forment. Je n'utilise pas d'agent de debullage, mes essais sans semble montrer une bonne structure sans trop de bulles a l'intérieur.

Pour le moule, j'applique 3 couches de Release Wax https://www.r-g.de/en/art/165100 mais ce n'est pas forcement suffisant, vu que le melange a tendance a avoir un effet papier de verre et enlever la couche de cire.
Donc je regarde un peu les techniques qu'on peut utiliser. Certains ajoutent une couche de gelcoat sur la cire pour proteger contre l'abrasion. Si vous avez des recommendations, je suis preneur.

Sur les quelques moules réalisés, j'ai réussi à démouler sans trop de difficulté mais il faut etre meticuleux, et le melamine a tendance a se desagreger si toute la plaque ne vient pas en meme temps.

 

[duredetrouverunpseudo]

Et peinturlurer une couche un peu épaisse de résine seule sur le moule juste avant de couler ?

Ça ferait déjà ça que les granulats devrait traverser avant d'aller gratter les parois du moule.

 

[maxcnc]

Oui c'est une option.
Globalement les options sont, de ce que j'ai pu voir sur les different sujets:
- Plusieurs couches de cire sur le moule
- Ajouter une couche de PVA agent dessus
- Une couche d'epoxy ou de gelcoat dessus (Le gelcoat pour les bateaux a l'air d'etre de la resine aussi de toute facon).

De toute facon toutes les surfaces de references pour les rails seront coulees dessus
Apres pour les surfaces entre les pieces du chassis, je pensais les reprendre avec de la pate en diamant et les faire se correspondre.

 

[mpvue91]

.
Bonsoir,
J'aurais un à priori négatif quant à l'utilisation de mélaminé pour faire des moules pour de la résine époxy
Je serais plus enclin à essayer au moins de garnir ces moules de matière plastique en fine feuille comme le PVC gris ou à fortiori le polyéthylène

 

[mpvue91]

je pensais les reprendre avec de la pate en diamant et les faire se correspondre.

Je te souhaite du plaisir car c'est justement la bête noire des gens qui doivent faire des études sur des échantillon qui sont inclus dans une résine et qu'ils doivent polir ensuite. La résine est "molle" et le matériau inclus très dur C'est une gageure pour les abrasifs
AMHA les surfaces devant recevoir des rails devraient être constituées de pièce en métal rectifié placées au fond du moule. Pour moi la reprie de l'EG est impossible

 

[maxcnc]

AMHA les surfaces devant recevoir des rails devraient être constituées de pièce en métal rectifié placées au fond du moule. Pour moi la reprie de l'EG est impossible

L'utilisation de la pate en diamant n'est pas pour les rails mais pour l'assemblage des pieces du chassis pour assurer un bon contact entre les deux pieces apres assemblage et augmenter le frottement entre les deux pieces. Mais je ne sais pas si c'est necessaire, c'est pour ca que je demandais quel etat de surface on peut obtenir avec du melamine blanc.

Pour les rails, la surface va etre coulee avec de l'epoxy enrichi avec des billes d'acier, en utilisant une regle en granite pour assurer la planeite locale. L'image vient du sujet allemand sur cncecke, cnc qui a ete realise par https://www.cnc-technik-mueller.de/

 

[mpvue91]

Je ne connais pas les résines que tu utilise Ce que je sais c'est que les résines époxy que nous utilisions autrefois en stratification avec du tissu de verre avaient un inconvénient majeur c'est que le dosage théorique résine/durcisseur était impossible à déterminer. Aussi les pièces une fois la résine réticulée avaient un contact poisseux par excès soit de résine ou de durcisseur. La reprise sur une pièce réticulée nécessitait soit un ponçage préalable soit d'utiliser un tissu d'arrachage en Dacron avec lequel on finissait la stratification et que l'on arrachait une fois la réticulation bien finie.
Est ce que ce tissu ne pourrait pas servir pour garnir l'intérieur du moule ? Il faciliterait le collage de pièces métalliques devant recevoir les rails par exemple

 

[maxcnc]

Oui c'est utile a savoir, je ne connais pas le domaine d'utilisation dont tu parles, resine reticulee ? Une couche de plastique peut etre utilisee pour proteger, assurer un demoulage consistent avec la surface de reference. Pour les pieces metalliques notamment les rails je ne prevois pas de coller/d'inserer de pieces metalliques.
Je vais utiliser directement https://diamant-polymer.de/en/shop/dwh/310-fl/

Les etapes vont etre:
- Couler la piece en epoxy-granite, les futures portees de rails sont protegees avec une mousse (pour augmenter la rugosite localement et permettre l'accroche de la seconde couche d'epoxy apres)
- Appliquer une couche d'epoxy chargee en acier et mouler avec la regle en granite pour avoir la planeite pour pouvoir monter les rails.

Le probleme des inserts metalliques pour support de rail, necessite une reprise obligatoire des portees apres coulee. Que ce soit par grattage ou sous une fraiseuse, car ca peut bouger. Micluc avait du reprendre un peu ses portees de rail.

La machine en lien plus haut utilise cette methode, les machines Hermle n'utilisent pas d'inserts metalliques pour supporter les rails et ils posent directement les rails sur l'epoxy granite. Soit leur moule est suffisamment precis pour garantir la precision de surface de reference ce qui est possible sur de gros moules avec des surfaces de reference.

 

[mpvue91]

Pour appairer deux surfaces devant être superposées ensuite il y a deux méthodes : la méthode soustractive (on enlève de la matière) et la méthode additive proposée déjà sur ce forum et utilisée au moins une fois je crois
On place les deux pièces en position après avoir étalé un mastic adhésif entre les deux. Lorsque ce mastic est dur on fixe par boulonnage les deux pièces
L'industrie utilise très souvent cette méthode
Visiblement tu connais les produits DIAMANT qui sont les rois comme fournisseur des produits utilisés pour cette méthode