L’histoire complète de naissance d’un support de drone en aluminium

L’histoire complète de naissance d’un support de drone en aluminium

Dans le paysage technologique en rapide évolution d’aujourd’hui, les drones sont passés de l’exclusivité militaire à des outils indispensables en topographie, agriculture, production cinématographique et même logistique. Derrière leurs performances exceptionnelles se cachent d’innombrables composants en aluminium de précision, fiables et légers travaillant silencieusement. Aujourd’hui, nous allons prendre un projet réel récemment achevé par Brightstar Prototype en collaboration avec XAG Drone Company comme exemple pour analyser en profondeur le parcours complet d’un support de drone haute performance, de la conception conceptuelle au produit final, offrant un aperçu de la science et de l’art derrière l’usinage de précision.

XAG est une entreprise innovante axée sur les drones de qualité industrielle. Leur défi était de concevoir un support moteur principal pour leur nouvelle génération de drones de protection d’usine lourds. Bien que petit, ce composant constitue la structure portante du noyau pour la transmission de puissance, semblable à l'« articulation d’épaule » du drone. Il doit atteindre une légèreté extrême tout en possédant la force et la durée de fatigue nécessaires pour supporter l’immense couple du moteur et les impacts de vibrations continues en vol, tout en assurant une précision d’installation extrêmement élevée pour garantir la stabilité en vol.

Phase Un : Conception collaborative et science des matériaux

Le projet n’a pas commencé directement par l’usinage. Notre équipe d’ingénierie a mené de nombreuses discussions techniques approfondies avec les concepteurs du client. La conception initiale du client provenait d’un logiciel de simulation, mais c’est dans la transformation en une pièce physique manufacturable, rentable et optimisée en termes de performance, que réside la valeur de Brightstar.

Nous avons appliqué les principes de la conception pour la fabrication (DFM) et proposé plusieurs modifications clés : par exemple, remplacer certainscoins internes en S par des fillets avec des rayons spécifiques afin d’éliminer les points de concentration des contraintes et d’améliorer significativement la durée de vie de fatigue de la pièce. Comme l’a souligné à plusieurs reprises l’American Society for Testing and Materials (ASTM) dans ses recherches sur les caractéristiques de fatigue des métaux : « Les changements soudains de géométrie sont une source principale de concentration de contraintes et un site fréquent d’initiation de fissures par fatigue. » Simultanément, nous avons suggéré une optimisation supplémentaire de l’épaisseur de la paroi dans les zones porteuses non critiques afin de perdre chaque gramme de poids excédentaire du drone tout en assurant l’atteinte des objectifs de simulation de résistance.

Le choix des matériaux est l’autre moitié de la base du succès. Après une évaluation conjointe avec le client, nous avons sélectionné l’alliage d’aluminium 6061-T6. Cet alliage peut être appelé « l’étoile polyvalente » dans le domaine de l’usinage. Il atteint un équilibre parfait entre résistance, usinabilité, résistance à la corrosion et coût. Son excellent rapport résistance/poids est suffisant pour répondre aux exigences des drones de protection des plantes, et son potentiel de post-traitement (comme l’anodisation) garantit également la durabilité de la pièce finale. Pour les applications nécessitant une résistance ultime, nous pourrions recommander le 7075-T651, mais compte tenu des exigences de ce projet en matière de performances globales et d’économie, le 6061-T6 était le choix optimal.

Phase Deux : Jumeau numérique et programmation de précision

Après la finalisation du design, la véritable magie de la fabrication a commencé dans le monde numérique. Nos ingénieurs en FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur) ont utilisé des logiciels avancés pour créer un modèle de jumeau numérique de la pièce. La programmation est bien plus que simplement générer des trajectoires d’outils ; C’est un processus décisionnel complexe :

Sélection des outils :

Nous avons sélectionné des outils de précision de différents matériaux et géométries pour différentes étapes d’usinage. Par exemple, des fraises en carbure à haute ténacité pour l’ébauche afin d’éliminer efficacement la masse du matériau, tandis que des outils fins recouverts de nitrure de titane (TiN) pour la finition étaient utilisés pour obtenir une finition de surface extrêmement élevée et une précision dimensionnelle.

Planification des processus :

Nous avons décidé d’adopter une stratégie combinant des centres d’usinage CNC 3 et 5 axes. Le premier blanc de la pièce (une plaque d’aluminium 6061-T6) a d’abord été fraisé de manière préliminaire sur une machine à 3 axes pour façonner le profil de base . Par la suite, la pièce a été transférée dans un centre d’usinage à 5 axes. Le charme de la technologie à 5 axes réside dans sa capacité à déplacer l’outil sur cinq degrés de liberté simultanément, permettant l’usinage de géométries complexes, y compris des parois latérales difficiles d’accès et des trous inclinés, dans un seul montage. Cela réduit non seulement le nombre d’opérations de serrage, évitant les erreurs répétées de positionnement, mais améliore également considérablement l’efficacité de l’usinage et la précision globale.

Simulation et optimisation :

Avant de générer le G-code final, nous avons réalisé des simulations complètes de procédés de découpe au sein du logiciel. Cette étape est cruciale car elle permet la détection pré-collision, la vérification de la rationalité du chemin de l’outil et l’optimisation des paramètres de coupe (tels que la vitesse de la broche, le débit d’avance, la profondeur de coupe), assurant un processus d’usinage réel infaillible et atteignant la plus grande efficacité.

Phase Trois : Fabrication allégée et la loi de fer de la qualité

Au fur et à mesure que le programme était transféré à l’atelier, un bloc en aluminium massif a entamé son parcours de transformation. Nos opérateurs d’atelier sont des experts expérimentés qui suivent strictement des procédures opérationnelles standardisées :

1.  Serrage de précision :

    La pièce est fixée de manière solide et précise sur la table de la machine-outil. Nous utilisons des étaux de précision calibrés et des dispositifs personnalisés pour garantir zéro vibration et aucun mouvement lors de l’usinage, ce qui constitue la base pour garantir les tolérances.

2.  Coupe efficace :

    La machine-outil, suivant les instructions programmées, commence à égoutser, semi-finir et finir de façon ordonnée. Les outils tranchants rencontrent l’aluminium à de grandes vitesses de rotation, les éclats tombent comme la pluie, et les caractéristiques fines de la pièce émergent progressivement. Tout au long du processus, un liquide de coupe abondant se rince continuellement, refroidissant non seulement l’outil et la pièce, mais aussi en éliminant rapidement les éclats pour éviter qu’ils ne rayent la surface usinée.

3.  Inspection en cours :

    Le contrôle qualité n’est pas une pensée secondaire mais est intégré partout. Les opérateurs utilisent des micromètres, des étriers et d’autres manomètres pour effectuer des contrôles intermédiaires (inspection du premier article) sur les dimensions critiques, s’assurant que tout est sous contrôle.

Après l’usinage, la pièce est retirée de la machine, ébavurée, mais son parcours n’est pas encore terminé.

Phase Quatre : Transformation et Sublimation——Traitement de la surface

Une pièce d’excellence doit non seulement être fiable en termes de performance, mais aussi durable. Comme convenu à l’avance, ce support de drone a subi un traitement d’anodisation dur.

L’anodisation est un procédé électrochimique qui génère une couche très épaisse, dure et résistante à l’usure de céramique en oxyde d’aluminium sur la surface de l’aluminium. La microdureté de ce film peut dépasser HV500, augmentant considérablement la résistance à l’usure de surface de la pièce. De plus, le film oxydique est poreux et peut adsorber les colorants ; Nous avons choisi un noir classique pour le client, donnant à la pièce un aspect professionnel et esthétiquement agréable. Plus important encore, ce film oxyde renforce considérablement la résistance inhérente à la corrosion de l’aluminium, lui permettant de résister facilement à des environnements hostiles comme la corrosion due à la pluie.

Phase Cinq : Inspection finale et livraison — Engagement qualité

Avant l’emballage et l’expédition, chaque pièce doit passer l’inspection finale de notre service qualité. Il est placé sous la sonde d’une machine de mesure de coordonnées de précision (CMM). Le CMM mesure automatiquement des dizaines de dimensions clés et de tolérances géométriques en les comparant au modèle 3D de la pièce, générant ainsi un rapport d’inspection détaillé. Ce n’est que lorsque tout ce qui est entièrement conforme ou même dépasse les exigences de dessin du client qu’il est soigneusement emballé, emballé et préparé pour l’expédition au client.

Quelques semaines plus tard, XAG nous a fourni des retours enthousiastes. Le support a parfaitement fonctionné lors des essais complets en machine, avec le poids, la résistance et l’équilibre dynamique qui respectent pleinement les normes, offrant une garantie solide pour le lancement réussi de leur nouveau produit.

Plus d’informations sur l’usinage des drones

L’histoire du groupe de drones XAG est un microcosme du travail quotidien de Brightstar Prototype CNC Co., Ltd. Elle illustre vivement notre philosophie fermement ancrée : nous livrons non seulement une pièce en aluminium usinée selon des plans, mais une solution intégrée complète englobant le support de conception, la consultation des matériaux, la fabrication de précision et le traitement des surfaces. Nous avons une compréhension approfondie des propriétés de l’aluminium, maîtrisons chaque détail de l’usinage CNC et comprenons la mission de chaque composant du produit final.

Nous nous engageons à devenir votre partenaire de fabrication de confiance, en utilisant notre expertise et notre savoir-faire pour transformer vos designs innovants en produits d’excellente qualité.  Que votre projet soit un drone survolant le ciel ou un équipement de précision dans tout autre domaine, Brightstar est prêt à coécrire avec vous la prochaine histoire de naissance et de succès.