2.3 :: FAO

La fabrication assistée par ordinateur consiste en deux principales opérations :
- La préparation de la fabrication en fonction du procédé
de mise en forme et du matériau utilisé

- La création des séquences de mise en forme
d’une ou de plusieurs maquettes numériques à fabriquer simultanément.


La FAO est une composante essentielle dans une chaîne numérique sans rupture. En effet, la FAO est l’interface entre la CAO et la machine de mise en forme du matériau. A titre d’exemple, les laboratoires qui décident d’ouvrir leurs machines (afin de récupérer des fichiers CAO au format STL) s’adressent aux éditeurs de logiciels de FAO.

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La FAO est une composante essentielle d’intégration numérique. En effet, la FAO est l’interface entre la CAO et le directeur de commande numérique de la machine d’usinage.

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2.3.1 :: Préparation de la fabrication

Dans le domaine de la prothèse dentaire, on fabrique rarement à l’unité ; on produit des petites séries de pièces personnalisées. Le nombre d’éléments par cycle dépend de la taille du brut à usiner ou de la taille du plateau pour la fabrication additive. La préparation d’une production consiste à placer les maquettes 3D à fabriquer dans le brut ou sur le plateau.

:: Usinage
Pour l’usinage, l’opérateur sélectionne un lot de modélisations 3D et le logiciel de FAO suggère leur positionnement dans le brut à usiner et place les tiges de maintien. L’intervention de l’opérateur est parfois nécessaire afin d’augmenter le nombre de pièces produites sur un même brut à usiner, dans un souci d’économie de matière perdue. Les bruts qui ne sont pas complètement usinés sont réutilisés pour d’autres réalisations.


:: Fabrication additive
Pour la fabrication additive, la préparation des plateaux de fabrication est plus ou moins automatisée.
Plateau
Les machines d’impression 3D déposent simultanément le matériau calcinable qui va former la pièce et un matériau support qui sera dissout après fabrication. Pour les autres techniques additives, il est nécessaire de générer des tiges qui servent à maintenir la pièce pendant sa construction et qui seront retirées manuellement après la fabrication. C’est le cas pour la fabrication par polymérisation de résine contenue dans un bac ou par micro-fusion laser de poudres métalliques. Normalement, toutes les machines intègrent un logiciel de placement des modélisations 3D sur le plateau et de génération automatique des tiges de construction, mais parfois ces logiciels ne sont pas adaptés à la fabrication de prothèses dentaires. C’est pourquoi, les éditeurs de logiciels de CAO ouverts qui visent le marché de la fabrication additive ont développé des applications spécifiques. 3Shape propose cette fonction dans un logiciel de FAO autonome. Dental Wings a intégré cette fonction à son logiciel de CAO, ce qui contraint à l’achat d’une licence complète du logiciel même pour un usage restreint à la préparation de la fabrication. L’outil propose aussi le placement de tiges pour la fabrication de modèles calcinables de châssis, mais non automatisé.


2.3.2 :: Création des séquences de mise en forme

:: Usinage
Le but de la FAO est d'écrire le fichier contenant le programme de pilotage d'une machine-outil à commande numérique (MOCN). Ce fichier décrit les mouvements que doit exécuter la machine-outil pour réaliser la ou les pièces demandées. Le fichier transféré vers la machine est au format ISO (langage de programmation normalisé), dit aussi G-code, qui est supporté par la plupart des machines.

Après avoir importé la modélisation 3D dans le logiciel de FAO, le programmeur élabore les parcours d’outils en respectant les choix d'outil, les vitesses de coupe et d'avance, et les stratégies d'usinage à mettre en œuvre. Le logiciel de FAO plaque les trajectoires des outils choisis sur la modélisation 3D et enregistre celles-ci sous forme d'équations. Puis le logiciel génère le programme ISO qui est transmis au directeur de commande numérique puis exécuté par la machine. Ce programme est appelé un post-processeur.

Dans le domaine de la prothèse dentaire, bien que chaque armature ait une géométrie unique, la morphologie des armatures est constante. Il est donc possible d’appliquer la même stratégie d’usinage pour un type de restauration. C’est pourquoi, des programmeurs FAO chez les fournisseurs définissent des stratégies d’usinage qui sont incorporées aux logiciels pour la génération automatique des programmes d’usinage.

Tous les logiciels de FAO, ouverts ou imbriqués dans les machines, permettent la génération automatique de programmes d’usinage de couronnes, chapes et bridges, et la plupart vont jusqu’à l’usinage d’inlays, onlays et piliers. Par contre, seuls les éditeurs de logiciels de FAO ouverts proposent la programmation automatique de barres. Tout du moins, ils déclarent tous le proposer [voir tableau des logiciels de FAO] mais les programmes sont en cours de développement et ne sont pas encore totalement automatisés.

:: Fabrication additive
Chaque constructeur de machine de fabrication additive recourt à une technique de mise en forme des matériaux qui lui est propre, qu’il a brevetée [voir fiches techniques]. Tous proposent leur propre logiciel pour le paramétrage ou la création des séquences de mise en couche ainsi que l’exécution et la supervision du cycle de fabrication. Pour cette raison, on ne trouve pas sur le marché de logiciels de FAO capable de piloter diverses machines de fabrication additive.
Fabrication additive

:: Vers un standard de fabrication numérique !

Dans le domaine de la fabrication numérique, des travaux de standardisation sont en cours afin de formaliser la norme ISO STEP-NC. L’objectif est de définir un standard permettant de préserver l’intelligence des modèles CAO tout au long de la chaîne numérique de conception et de fabrication jusqu’au directeur de commande numérique, et ce, quelque soit la technique de mise en forme, par enlèvement ou par ajout de matière. Dans le cadre de ce standard, les logiciels de FAO n’auraient plus besoin de recourir à des post-processeurs spécifiques à chaque machine. En France, le laboratoire IRCCyN participe à ce programme international. (Infos 07/09)

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