UN PEU D'HISTOIRE

Le séminaire de Bellegarde est l'aboutissement d'une année de travail intense d'un groupe de modélistes passionnés des 4 coins de France et même de l'étranger (Canada, Belgique, Italie, Espagne) réunis grâce à ce formidable outil de communication qu'est Internet autour d'un projet commun baptisé CNC-NET. Ce séminaire était le meilleur moyen de partager l'ensemble des résultats et aussi leur expérience dans le domaine de la découpe numérique de noyau d'aile avec le reste de la communauté modéliste et puis c'était également une excellente opportunité pour se rencontrer et faire connaissance autrement que par messages électronique interposés.

En fait l'idée de cette table de découpe CNC est partie d'un article d'Alberto Consolini sur le webzine RCSM. Alberto est un modéliste italien qui a

développé une table à découper de conception mécanique très astucieuse mais nécessitant malheureusement la réalisation de pièce usinées en aluminium ce qui est loin d'être à la portée de tout le monde. Sous l'impulsion de Gérard Prat, le projet de concevoir la conception d'une table à découper simple, réalisable avec un minimum d'outils (perceuse à colonne maximum) a vu le jour. Rapidement le groupe de travail s'est agrandi, accueillant des spécialistes en mécanique, électronique et informatique, et puis des modélistes de bonne volonté près à donner un coup de main. Certains modélistes , comme Jacques Blain (résidant au Canada) ou Serge Delarbre ont très vite rejoint le groupe pour partager leur expérience, ayant déjà réalisé leur propre table. Le projet a pris de l'ampleur, ne se cantonnant plus uniquement à la mécanique, mais aussi à l'interface électronique et au logiciel de pilotage et même à la documentation pour l'utilisateur. Bref, il s'agit d'une réponse globale qui traite de manière très pragmatique les différents problèmes que pose la découpe numérique de noyau d'aile pilotée par ordinateur. Pour communiquer, le groupe CNC-NET a rapidement eu son site Web géré par Olivier Seguoin et un forum de discussion (voir carnet d'adresse) qui permet les échanges pratiquement en temps réel.

Avant de parler de cette table de découpe CNC, retournons rapidement à Bellegarde: 85 personnes ont donc assisté à ce séminaire, sans aucun doute le plus réussi depuis que ce rendez vous annuel existe, tant par la densité et l'intérêt du sujet que par la compétence des animateurs et la qualité quasi-professionel1e des présentations s'appuyant sur l'informatique ( vidéo projecteur et ordinateurs portable, vidéo incrustée.). Lors de cette journée très dense tous les aspects suivants ont été abordé:

Mais au final, le message qui est revenu le plus souvent est que, finalement, se fabriquer cette table n'a vraiment rien de sorcier et est réalisable par tout le monde. Plusieurs membres de l'équipe CNC-NET avaient d'ailleurs amené leur table de découpe pour des démonstrations "grandeur nature" afin de convaincre les derniers septiques.

Faisons donc un petit tour du cote de cette table de découpe, juste histoire de vous mettre l'eau à la bouche

C'est Didier Lanot qui s'est attelé à la tache dés le début du projet en dessinant les plans de la mécanique de la table, en gardant en tête le leitmotiv: "faire simple et efficace". La table est donc composée de 2 ensembles de 2 chariots montés sur des supports parfaitement plats et indéformables (règles de maçon: 100 frs pour 2 règles de 1 mètre). Les chariots (un en X et un en Y) sont conçus de tel façon qu'ils soient isostatiques (ex: tabouret à 3 pieds). Le guidage des chariots est confié à des douilles ( pallier ou à billes ) sur des axes en acier rectifiés. Il s'agit de l'élément incontournable qui est le plus coûteux (~ 1000 fr. pour l'ensemble des douilles et axes rectifiés). Certes, il est possible de faire de la récupération, si vous connaissez une "casse" pour télex, car ces appareils utilisent des douilles à billes, pour garantir un fonctionnement durable et sans jeux. Une tige parallèle et un système de fourchette bloque le chariot en rotation tout en conservant une translation parfaite et sans jeu.

Les autres éléments des chariots sont constitués d'éléments de récupération : aluminium, plaque d'époxy ou simplement en bois (médium). L'entraînement des chariots se fait par des tiges filetées de 6 mm au pas de 100 ( 1 tour = 1 mm) accouplés à des moteurs "pas à pas" par une simple durite. Ces moteur pas à pas sont du type unipolaire et leur prix oscille entre 5 et 20 francs pièces selon la source !

Une variante consiste à remplacer le système de fourchette par une roue s'appuyant sur le plan de référence que constitue la règle de maçon.

En ce qui concerne les dimensions de la table, elles oscillent entre 1m et 1.5 m en longueur avec un débattement en X entre 50 cm et 1m, et en Y entre 30 et 50 cm.

L'électronique est des plus simple et a pour but de piloter les moteurs pas à pas. La première carte a été conçu par Gérard Prat, puis Bernard Baud a repris le flambeau pour faire évoluer cette carte. Elle est connectée au PC par le port parallèle et fait appel à un circuit intégré spécialisé UCN 5804B (il en faut 4, un par moteur) plutôt qu'à des composants plus complexes de type micro-contrôleur ou microprocesseur, toujours dans l'idée de permettre au plus grand nombre de réaliser cette table sans outils ou appareils spécialisés réservés à quelques personnes seulement.

Les moteurs sont des 48 pas par tour qui correspond à 1 mm de déplacement sur la tige filetée donnant donc une précision de 1/48 de mm. Ils possèdent le meilleur rapport vitesse/précision pour l'application qui nous intéresse. L'alimentation des moteurs et de la carte nécessite une alimentation externe 12 V pouvant débiter entre 3 et 4 ampères. Une alimentation de PC acheté neuve ou pour une somme ridicule dans une casse informatique fera l'affaire. Un régulateur permet de descendre la tension à 5V pour l'électronique.

Avant de passer la parole à Gilles (voir encart), je tenait à dire que Gilles a accompli un énorme boulot en s'attaquant à l'écriture du logiciel, le faisant évoluer presque en temps réel en fonction des commentaires, des souhaits ou des défauts rencontrés et remontés par une équipe de testeur de chocs situes aux 4 coins de l'Europe. Quand on sait que Gilles a conduit le développement sans même avoir une table de découpe à sa disposition pour effectuer les tests, on comprend mieux le challenge dans lequel il s'était lancé. Gilles est chercheur en informatique et maîtrise donc parfaitement les langages objet et les techniques de design et de programmation.

Le projet CNC-NET est un superbe exemple de travail en équipe sans aucune motivation ou finalité commerciale puisque tous les plans, les schémas électroniques et le logiciel de pilotage, et même le manuel d'utilisation, sont accessibles gratuitement sur le Web. Et puis, on peut dire sans trop se tromper que le résultat est supérieur à ce que l'on peut trouver sur le marche et surtout beaucoup moins cher. Le prix de revient peut en effet être estimé entre 2000 et 3000 frs contre les 10 000 à 15 000 frs généralement constatés pour une table du commerce. Alors que ce soit au sein d'un club, d'un équipe de modéliste ou alors tout simplement pour vous tout seul, l'investissement en temps (pour la fabrication) et en argent (pour l'achat des pièces et composants) vaut vraiment le coup.

Avec 70 tables déjà réalisées ou en court de fabrication aux 4 coins de la planète , CNC-NET est déjà devenu un best-seller dans la communauté modéliste. Et ce n'est pas fini puisque des modélistes étrangers se sont proposés pour traduire le logiciel en Anglais, Italien, Espagnol…

A la demande de Pierre, voici quelques mots sur CNC, le programme de découpe: Tout d'abord, afin d'en rassurer certains, l’utilisation de CNC ne nécessite pas de connaissances spécifiques en informatique.

D’un point de vue matériel, CNC ne requiert qu’un PC standard sous PC/Windows 95/98 muni d’un port parallèle servant à connecter la carte d’interface aux moteurs pas à pas. En fait, CNC marche aussi bien sur des Pentiums récents que sur de vieux 486. Voici une belle occasion de recycler une « vielle» machine trop lente pour les derniers jeux 3D à la mode. Le «secret» du programme réside dans la présence d’une horloge d’une période de 0.5 ms sur la carte d’interface. Cette horloge cadence de manière stable et précise les déplacements des moteurs (via une interruption pour les informaticiens). De cette manière, l’avance des moteurs est indépendante de la vitesse du processeur et n’est pas affectée par l’exécution simultanée d’autres programmes. Il est ainsi possible de bouger la souris ou d’écouter de la musique sans perturber la découpe d’une aile.

CNC offre une interface conviviale par menus qui permet à l’utilisateur de rentrer facilement les caractéristiques de l’aile : cordes, profils, flèche, coffrage, vrillage… Il est possible de découper des ailes rectangulaires et trapézoïdales avec la possibilité de choisir des profils différents à l’emplanture et au saumon. CNC est compatible avec les bases de données Selig et Eppler (fichiers de coordonnées de profils aux formats .cor et .dat). Enfin, l’utilisateur peut adapter la forme du prolongement des bords d’attaque et de fuite en fonction du type de construction d’aile souhaité.

CNC a été conçu dans le but d’obtenir une précision maximum. Or, le défi majeur de la découpe au fil chaud réside dans la maîtrise de l’importance du rayonnement du fil chaud. Celle-ci étant proportionnelle à la vitesse de découpe, toute variation de vitesse entraîne des déformations sur la surface du polystyrène. Il est donc impératif de découper à vitesse constante pour respecter le profil désiré. La technique mise au point dans CNC consiste à fixer une vitesse constante à l’emplanture et à calculer la vitesse au saumon par rapport à celle de l’emplanture. De plus, il est également nécessaire de respecter la flèche de l’aile. La solution développée s’inspire de la découpe manuelle avec gabarits gradués en pourcentage de la corde. Autrement dit, le programme calcule la progression des moteurs de telle manière que les positions relatives du fil à l’emplanture et au saumon soient toujours identiques ( proportionnelles ).

Toujours dans le même souci de respect du profil, CNC permet de compenser le rayonnement du fil. Grâce à un menu de test de la découpe, l’utilisateur peut évaluer le diamètre de matière fondue en fonction de la vitesse du fil et d’un polystyrène donné. L’utilisateur peut ainsi construire une table des matériaux qui est ensuite utilisée par le programme pour compenser l’effet du rayonnement. À partir des paramètres de découpe courants (vitesse et matériau), CNC calcule la valeur du rayonnement et applique une correction en décalant vers l’extérieur la trajectoire du fil.

Lors de la découpe d’une aile trapézoïdale, le rayonnement est plus grand au saumon qu’à l’emplanture du fait de la différence de vitesse entre les deux cordes. Plus de matière est enlevée au saumon, ce qui empêche l’alignement en hauteur des tronçons d’ailes dans les dépouilles. CNC offre également la possibilité de corriger cette différence de hauteur. Ainsi sans tâtonner, lors d’une découpe d’ailes à plusieurs trapèzes, on obtient un raccordement parfait des dépouilles d’intrados et des noyaux d’ailes.

CNC peut s’adapter à des mécaniques de conception très différentes. Outre les dimensions des axes et de l’entre-axe, il est possible de configurer le nombre de pas par tour des moteurs, le pas de vis et la vitesse maximale des moteurs.

CNC est un logiciel libre gratuit sous licence GNU GPL. Cette licence spécifie que le programme ne peut pas être utilisé à des fins commerciales et que les sources doivent être également disponibles par simple demande à l’auteur. De plus, tout nouveau programme développé par réutilisation ou modification des sources doit être également disponible. Il est à noter que CNC a été écrit au dessus d’un programme de tracé de profils « profile V2» écrit par F. Arzu, lui aussi sous licence GNU GPL.

Pour les douilles et les axes rectifiés: CSR, 35 Rue recappe, BP 9002 , 95812 Argenteuil

Electronique diffusion à Roubaix tel: 03 20 70 23 42 (prix 18.24 fr HT - référence QUMOEP)

Farnell Composant, 745 Avenue de l'Europe , BP 426, 69654 Villefranche Cedex, Tél. 04.74.68.99.99

Un article du magazine

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