K-150 Tomsk sur base Scaleship au 1/96°

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Wis
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Re: K-150 Tomsk sur base Scaleship au 1/96°

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Vu que je ne suis plus en possession de rien... je peux donc tout reprendre à zéro sans ingérences. Il s'agit donc de reprendre l'étude et la réalisation du modèle. C'est à la fois palpitant et grisant d'avoir cette opportunité de lancer ce nouveau projet. 

Nous parlons donc d'un sous-marin de la classe Anteÿ - Projet 949A connu sous le nom NATO d'Oscar II. C'est un sous-marin possédant une architecture particulière, je ne vais pas refaire ici la monographie que vous pouvez trouver là : Le projet 949/949A Anteÿ
Donc la coque fabriquée par la société Scaleship est au 1/96°... ça ne m'arrange pas... cette échelle est débile pour un sous-marin réel fabriqué avec le système métrique. Enfin, je n'ai pas le temps, les ressources et la motivation pour faire cette fois ci une coque 100% "from scratch" du coup je vais me contenter du 1/96°.
Je veux aussi avec ce projet ne pas refaire les mêmes erreurs que celles faites sur TK-17. En effet, je veux exploiter le volume utile du sous-marin et ne pas me contenter d'un caisson étanche mal dimensionné. Je ne veux plus non plus utiliser de semelle en Aluminium pour faire le plan de joint. Certes c'est joli, mais c'est un cauchemars à faire cohabiter cette matière avec le reste (les coefficients de dilatation ne sont pas les mêmes, ça génère des parasites radio avec des effets à la con, etc...).
Enfin, le dernier problème, c'est le poids, une poutre de 1m75 de 22kg, c'est un cauchemar à transporter. A moins d'avoir un monospace, dans une voiture, c'est la merde ! C'est le même soucis avec le Sovremenny !

Car a moins d'avoir accès facilement près de chez soit un étang ou une grande piscine, se taper 3 étages à descendre avec un modèle de 20 kg ça ne motive pas à aller passer une après midi à naviguer !
Du coup, il faut que le modèle soit facilement transportable dans le coffre d'une citadine, dans des flight cases sécurisée et que la mise en oeuvre du modèle ne se transforme pas en une épreuve olympique de motivation !
Autan le dire tout de suite, à ce stade, je n'ai pas la moindre idée de comment je vais faire ça !
Tout ce que j'ai en ce moment, c'est un plan. Le plan de Scaleship et même pas vectorisé en plus...

Avant de commencer à faire des plans, il est intéressant de faire un tableau des fonctions :

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Tout ce qui est nécessaire pour faire évoluer le modèle sans surprise dans ce tableau se trouve dans la colonne "vital". Finalement, ce n'est donc pas cette catégorie qui m'intéresse pour le moment. On en a besoin donc cela ne nécessite pas d'évaluation de faisabilité car sans ces fonctions pas de modèle fonctionnel, cqfd !
Au contraire, il y a des fonctions dont leur mise en oeuvre apportera des contraintes ou devront se contenter des contraintes d'éléments déjà présent. C'est un peu cryptique dit comme ça mais prenons un exemple concret. La bouée de communication qui se trouve sous une trappe derrière le massif va nécessité d'une part de faire les deux volets fonctionnels et ensuite de faire le mécanisme de largage de la bouée. Ce qui va avoir deux conséquences, le volume de la bouée et l'implantation du mécanisme qui doit pouvoir trouver sa place dans le caisson étanche.
Si je veux absolument implanter cette fonction dans le sous-marin, il faut que j'y pense dès maintenant. Parce que c'est toujours plus simple d'envisager une fonction en amont que de tenter de le faire ensuite !

Par conséquent au regard de la place utile du modèle, il est maintenant intéressant de faire un croquis avec l'implantation des volumes occupés par les organes vitaux. 
 
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Voici une proposition, basé sur une architecture à caisson étanche dont la partie supérieur des trappes d'accès ne dépassent pas la ligne de flottaison haute du modèle. L'inconvénient de cette proposition, c'est que le sous-marin est d'un seul tenant et donc son transport serait laborieux comme le Typhoon. L'avantage, c'est de pouvoir avoir de la place pour implanter des fonctionnalités qui peuvent animer un peu le sous-marin. On voit aussi sur cette proposition une architecture particulière : le fameux 20-80-20 qui est celle qui donne le plus de réalisme. A ceci près qu'il n'y a pas de bâche sous pression, le compresseur récupère de l'air pour chasser le ballast central quand celui ci est déjà quasiment en surface puisque la ligne d'eau se trouve à ce moment là au raz du massif. Du coup on a deux ballasts à piston de 500ml chacun pour faire plonger le massif et faire l'équilibrage et un gros ballast "Tout ou Rien" pour faire descendre le sous-marin à une immersion faible ou seulement le massif est hors de l'eau. Cette solution est élégante, car elle permet un "failsafe" facile à mettre en place. La vidange automatique des pistons garanti que le modèle a son massif hors de l'eau, ce qui permet de mettre le compresseur en route pour chasser l'eau du ballast principal.

C'est, je penses, le seul avantage de cette architecture. On peut envisager une variante comme celle proposé par Engel sur le Typhoon, c'est à dire deux pistons de 825mL en symétrie par rapport à l'axe du sous-marin le tout dans un caisson étanche de même configuration, sans le ballast "T&R". Mais du coup on perd un peu l'intérêt de faire un caisson étanche, autant partir sur une architecture de WTC et là arriver sur une autre collections de problèmes lié au WTC.

Justement parlons en des problèmes inhérent à la solution d'une coque étanche par WTC. La coque pression de l'oscar est un cylindre de 11 mètres de diamètre ce qui rapporté à l'échelle (le 96°) fait 11.46cm. Premier problème, trouver un tube ayant une valeur proche de ce diamètre nous oblige à faire un choix : 
  • Soit un tube de 110 mm d'extérieur (et là on maudit le 1/96°),
  • soit un tube de 120 mm d'extérieur (et là on à plein d'emmerdes à devoir gérer en plus au niveau du volume du ballast).
Et oui, encore une fois on se retrouve avec un dilemme. Plus gros est le WTC, plus grand sera le volume à ballaster. Je rappel que l'oscar à environ 28% d'hyperflottabilitéet que, par conséquent, le volume du ballast est supérieur quelque soit l'option choisie !

Du coup, l'option WTC à des avantages mais à cette échelle, on ne fait pas entrer un compresseur, du coup pas d'air comprimé. C'est pour cela que c'est une méthode intéressante pour les pistons mais par contre peux de possibilités pour faire des fonctionnalités annexes. L'autre problème c'est les baïonnettes. A ce diamètre.... c'est simple y'en a pas !  Il faut donc la faire et pour cela il faut un tour... et j'en ai pas ! donc c'est un problème ! ! !

Il existe bien un fabriquant qui fait un WTC de 4"25 (soit environ 10.79cm) mais qui coûte la bagatelle de 900 $US donc bon...

C'est bien une limitation d'outillage auquel je fais face avec cette solution et ça....ça m'emmerde !
Le WTC n'interdit pas d'externaliser les ballasts, c'est la méthode répandu par les Allemand avec leur gros poissons (enfin quand ceux qui ont pensés cette technique faisaient encore du sous-marin RC). Mais pour faire ça, il faut un atelier avec un tour et une fraiseuse.
L'outillage est un gros problème quand on sort des chantiers battus des kits ou des "ARTR" (Almost Ready To Run). Je fais une différence entre du bricolage et une conception sérieuse. Autan, avec les navires de surface on peux se le permettre sans que cela soit pénalisant, autan avec le sous-marin, les "failsafes" qui se déclenche avec des morceaux de spaghetti... enfin, j'ai déjà donné mon avis là dessus !
Il reste le point noir déjà évoqué du transport, un sous-marin sectionné est une solution qui demande de l'outillage pour fabrication pour faire les bagues étanches de raccord entre les sections.

A ce stade, je n'ai pas encore tranché...
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Wis
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Re: K-150 Tomsk sur base Scaleship au 1/96°

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Je ne vais pas reprendre tout les posts sur le projet, je vous propose donc cette synthèse de l'avancement actuel du projet. Si vous voulez en savoir plus : ici

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1- La potence des arbres d'hélice

Cette pièce a été usinée et elle est donc considérée comme étant conforme. Il n'y aura pas de nouvelle mise à jour de cette planche à priori.
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2- Cloison [Poupe - Moteur - Tringleries ]

Cette planche en rév 2.1.1 est la dernière révision en date. Quatre perçages ont été pratiqués pour laisser passer les fibres optiques d'éclairage du safran supérieur. La pièce n'a pas encore été validé avec un patron en carton sur la coque...
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3- Bati Moteurs

La dernière révision de cette pièce a ajouté des poches hexagonales pour que les écrous nylons puissent être maintenu en place et ne pas tourner librement lors du montage et du démontage de la structure. La pièce n'a pas encore été testée avec un patron en carton dans la coque...
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4- Supports Servo

Pas de nouvelles révisions pour les supports des servos, à ce stade les pièces me conviennent et à part éventuellement une modification de la forme de la partie inférieur pour mieux épouser la forme de la coque, je reste est conforme aux besoins. Elles seront usinés dans du PVC de 5mm.
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5- Le Piston de poupe

Je ne me lance pas dans la fabrication des pistons, ce sont donc ceux réalisés par la société Engel Modellbau. En version 380 pour limiter l'encombrement, ils seront, le piston de poupe et de proue, 100% proportionnel.
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6- Le MBT (Main Ballast Tank)

Divisé en 3 parties, le ballast principal est celui dont l'architecture peut encore être sujet à de nouvelles modifications.

Partie A vers le poupe
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Il reste à dessiner le plafond du ballast de cette partie...

Partie B

La partie B se décompose en fait en deux parties, celle ou se loge le compresseur et la partie (non encore dessiné ou se trouve le ballast en configuration "normal").
Pour gagner de la place et baisser le centre de gravité, le compresseur est abaissé dans le ballast, ça me fait certes perdre un peu de volume mais cela me permet de pouvoir le placer ! ! !
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Il reste à dessiner le plafond du ballast de cette partie ainsi que pas mal d'autres couples cette partie là est sujet à modifications ultérieur si je dois agrandir le volume utile du ballast...

Partie C vers la proue

Non encore dessinée, très similaire à la partie A en miroir.

Partie D - les vannes de purges et de chasses

J'ai des pistes, mais je n'ai pas encore vraiment réfléchi à cela...

7- Piston de Proue

Même remarque que pour le piston de poupe...

8- Batteries

Je reste sur mon choix des 18650, par contre il se peut que la disposition de chaque pack change...
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9- Barres de plongé avant

L'ensemble de l'étude qui a déjà été ébauchée est obsolète au regard des dernières informations que j'ai eu. On peut néanmoins considérer deux sous-parties de la prochaine étude.
1- le mécanisme des portes
2- la cinématique des barres

A- Bouée de Communication

Pas de modifications sur la bouée en elle-même, ci ce n'est qu'une modélisation en 3D à faire pour son usinage à la CNC à faire !
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Le mécanisme a été intégré à la superstructure amovible se trouvant au dessus du caisson étanche, il n'y a pas de changement de la cinématique !
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Les portes sont quant à elle validée, je suis assez content car mon pif-o-mètre à vu juste !
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Il reste la partie actionneur dans la coque étanche à concevoir !

B- Escape Pod du Massif

Tout reste à faire sur ce sujet...

C- Massif

Tout reste à faire sur ce sujet...

D- Portes Missiles

L'étude se décompose en plusieurs éléments qui forment une superstructure. C'est actuellement la partie la plus complexe du projet.
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On peut diviser cette parties en :
1- La super structure
2- Les charnières des portes (Type 1,2,3)
3- Les mécanismes des cinématiques
4- Les portes

A ce stade, les fichiers sont révisés très souvent, c'est pour cela que je ne met dans cette rétrospective que la planche des murs inclinée, qui elle même est déjà obsolète du à des modifications à faire suite à l'intégration du mécanisme de la bouée de communication !

Il reste les cartes de programmation d'ouverture des portes et les actionneurs dans la coque étanche à concevoir !

E- Missiles SM-225

De nouveaux documents laisse présager des modifications à venir sur cette planche et donc de nouvelles révisions...
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G- Safran

Le safran est terminé à 65%, il reste encore des détails à faire mais le plus gros chantier est fait !
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H- Bras de commande

Validé, et pratiquement finalisé !
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I- Support Tringlerie

Validé et prêt à être poser !
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J- Bras de Transfert

Validé, et pratiquement finalisé !
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K- Support Leds - Fibre Optique

Tout reste à faire sur ce sujet...

L- Electronique, câblage, radio et autres

Tout reste à concevoir !

M- Pont étanche

Work In progress !

Les fenêtres pratiquée sont suceptible encore de changer de forme cependant la configuration de la fixation des plaque est quant à elle définitivement adoptée. Une gorge de 6 mm de large et de de 2.5mm de profondeur accueillera une corde silicone de 40 shores. Les plaques transparente seront fixée par des vis/écrou M4 en inox disposés tout les 8 cm et tout les 45° dans les arcs de cercle.

A ce stade il manque encore la fenêtre de proue qui ne pourra être définie que lorsque j'aurai travaillé sur les barres avant !

Il se peut aussi que la fenêtre centrale change de dimension en fonction de la fenêtre de proue, l'objectif étant de permettre à ce que tout ce qui se trouve dans la coque étanche puisse être facilement démonté en cas de maintenance ! ! !
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Voilà à ce stade ou en est le projet. Il reste encore beaucoup de choses à concevoir et je ne parle pas de la réalisation mais les grand principes sont posés.
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Re: K-150 Tomsk sur base Scaleship au 1/96°

Message par Wis »

Beaucoup des pièces dessinées sont destinées à être crééer à l'aide d'un routeur CNC. Mais avant de procéder à l'usinage des pièces il faut passer par plusieurs étapes.

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Tout d'abord il faut "nettoyer" la pièce, c'est à dire reprendre toutes les côtes et tout les points et leur donner des coordonnées (valeurs) justes.
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Ensuite, il faut exporter le fichier depuis Illustrator (le logiciel que j'utilise pour dessiner les planches) au format DXF.
Maintenant, on peut commencer le travail pour fabriquer le G-Code qui servira de canevas d'instruction pour que le Routeur CNC puisse usiner la pièce. Cette étape est très important car il va s'agir de programmer toutes les trajectoires de la (ou les) fraises mais aussi la vitesse d'avance de l'outil et une quantité d'autres options afin de produire un résultat parfait.
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Enfin, la dernière étape avant l'usinage est de vérifier la cohérence des trajectoires, vérifier que l'ensemble des instructions que le programme à transcrit pour nous dans le G-code ne comportent pas d'abérations dans les trajectoires mais aussi dans les cycles d'usinages.

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Quand la simulation s'est déroulée sans problèmes, le fichier G-code est considéré comme "sain" et il peut partir en production !
A ce stade, toutes modifications de la pièce nécessitera de refaire l'ensemble des étapes, c'est donc pour celà que tout ce travail n'est réalisé que lorsque l'on est sûr que la pièce est conforme à la fonction que l'on veut lui voir attribuer...

Par exemple la modification du plan de dérive...
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Ou la potence n°19..
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Re: K-150 Tomsk sur base Scaleship au 1/96°

Message par Wis »

09/11/17: Bâti moteur, premier prototype...
Aujourd'hui, je me suis occupé d'usiner le bâti moteur Rev 1.1.1 afin de faire un premier prototype et vérifier la solidité de la structure.
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Il faut pour cela commencer par créer le fichier G-code.
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L'usinage peut ensuite commencer...
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Une fois la pièce terminée et ébavurée, voilà le résultat...
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Niveau solidité, pas de problème, la pièce est bien rigide par contre je ne suis pas complètement satisfait de l'usinage. J'ai un jeu parasite entre la table martyr et la machine qui provoque des problèmes de concentricités, j'ai encore du boulot pour corriger la CNC. Ensuite les poches qui vont accueillir les écrous sont un peu trop juste et enfin les attaches sont trop grosses du coup c'est chiant pour détacher la pièce et l'ébavurer. Bref, le dessin sera légèrement revu et le G-code aussi !

Point positif, la pièce s'insère bien dans la coque !
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Re: K-150 Tomsk sur base Scaleship au 1/96°

Message par Wis »

Il y a des jours ou rien ne va, et c'est particulièrement frustrant, n'est-ce pas ?


Je tiens sur ce post à faire un petit message qui certes ne concerne pas directement le projet, mais qui en fait est lié.


Avoir une CNC c'est super, quand tout va bien, c'est un bonheur de voir des pièces conçues prendre forme et finalement être conforme à ce que l'on avait imaginé.


Mais quand la machine se met à déconner alors que la veille tout allait à merveille, c'est bien beau d'invoquer Murphy, mais il doit bien y avoir une raison. Je dois dire aussi qu'après avoir perdu une bonne partie de la journée et environ 30€ de pièces foiré et de fraise cassées, je suis soulagé d'enfin avoir le fin mot de l'histoire.


Mais pour pouvoir vous expliquer le problème, je vais revenir aux sources.


Une CNC qu'est-ce que c'est ?


C'est une machine d'usinage piloté par un ordinateur !


Pour la fraiseuse CNC, c'est basiquement constituée d'une broche, un portique et une table ou est posé la matière à usiner. Le portique possède 3 degrés de libertés en translation X,Y,Z respectivement pour la largeur, la longueur et la hauteur. Sur l'axe Z est disposé une défonceuse ou une broche. Les 3 axes sont pilotés par des moteurs Pas à Pas eux mêmes commandés par une carte contrôleur relié à l'ordinateur de pilotage.


Jusque là, rien de bien compliqué en vérité, un fichier (le G-code) ou se trouve une série d'instructions et de coordonnées sont interprétés par la carte contrôleur en mouvement sur les 3 axes.

La broche, munie d'une fraise est donc trimbalée en fonction des coordonnées programmés et piloté par la carte contrôleur.


Que s'est-il passé ?


Alors que j'usinais une pièce la machine s'est mise à avoir des mouvements aléatoires non conforme avec le G-code, au point de casser la fraise, comme la machine est encore en rodage, j'ai d'abord crû qu'elle avait perdu des pas, faussant les coordonnées puisque non conforme aux instructions du G-code. Du coup, j'ai relancé le travail sur un autre brut de matière (le PVC) et patatras, même erreur mais pas au même moment lors de l’exécution du G-code !


Au bout d'une troisième brut flingué, j'étais au bord de la crise de nerfs.

Mais alors, que diable s'est-il passé ?


Pour comprendre, il fallait revenir au cours de physique de 3ème ! Quand on frotte une matière plastique, cela génère... de l'électricité statique !


Or c'est exactement se que fait une fraise en rotation sur....du PVC !

Mais ce n'est pas tout, la fréquence de rotation de la broche et donc de la fraise va exciter l'électricité statique et générer un champs électro-statique !


Ce champs va de façon exponentiel prendre du potentiel, (cf théorie de Farad, de Gauss et de Tesla)


Quand le champs est suffisamment fort, il va perturber l'électronique de commande des moteurs Pas à Pas qui, de fait, n'enverra plus les ordres correctement aux moteurs. Ou tout du moins, ces ordres seront corrompu.


Pour remédier à ça, une solution mettre la machine à la terre...

Mais pourquoi a-t'elle déconné dans ce cas ?

En fait, l'explication est conne, évidente, donc fatalement on y pense pas !


La carte contrôleur est bien à la terre, ainsi d'ailleurs que le bâti principal de la machine mais comme la machine est lubrifiée, le portique qui supporte l'axe X et Z lui se retrouve isolé par la lubrification des vis et des glissières de l'axe Y !

Du coup, le champs électro-statique généré par le frottement de la fraise sur le PVC charge le portique via l'axe Z sur l'axe X, on a un effet de condensateur (conducteur / isolant / conducteur / isolant).


C'est donc pour ça, que seul les Axes X et Z ont complètement déraillés au point de perdre les origines machines. Rendant l'utilisation de la machine impossible !


C'est donc la conjonction de l'utilisation d'une fraise d'un certain diamètre, d'une vitesse de broche rapide et de la matière à usiner qui à provoqué ce champs parasite provoquant le cataclysme !


Comment remédier au problème ?


La solution était tellement simple que j'en rage encore !


Il suffit de tirer un câble de l'axe Z vers l'axe X puis de relier l'axe X... à la terre ! ! ! ! 


Voilà, je tenais à vous faire part du problème et de la solution ! 
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Re: K-150 Tomsk sur base Scaleship au 1/96°

Message par Wis »

20/11/17 : Cloison C et montage à blanc...
La cloison C est une pièce importante, non seulement elle termine la partie C du Ballast mais en plus elle a diverses autre fonctions. D'une part elle supporte deux Leds d'éclairage du caisson étanche et elle donne un support au piston d'assiette arrière !
Usinée dans du PVC de 10mm la pièce ne présente pas de difficultés majeurs, à condition de ne pas se planter lors de la fabrication du G-code !
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J'ai remarqué une erreur lors de l'usinage, heureusement, j'ai pu interrompre le process, corriger le dessins, re-générer un nouveau G-code sans que cela nuise au résultat final. J'ai eu la présence d'esprit d'arrêter la machine et de revenir au point d'origine de la pièce ce qui m'a permis d'éviter un décalage fatal.  
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Une fois la pièce terminée, j'ai effectué un montage "à blanc" de l'ensemble de ce que j'avais déjà réalisé.
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Je suis très satisfait du résultat, il reste les deux plafonds du ballast C à dessiner et à faire mais ceux-ci ne seront réalisés qu'une fois que le montage sera dans la coque afin de pouvoir faire des pièces sur mesures !
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Maintenant, il me reste les finitions à faire mais franchement je suis très content. D'une part la conception des dessins des pièces s'est montrée stimulante à faire mais quand on a le résultat sous les yeux c'est vraiment plaisant. On m'a posé la question pour savoir pourquoi je n'avais pas fait une étude en 3D, en fait à mon sens la 3D permet d'aider à visualiser mais pour qu'elle ne soit pas une perte de temps il faut savoir déjà ce que l'on veux ! Bien sûr, c'est une aide précieuse et je n'exclu pas la 3D mais là en l'occurrence la conception des pièces est assez simple car elles ne sont qu'en 2.5D, pour des pièces aux volumes complexes, la 3D est indispensable ! Mais pas pour des perçages, poches contours !
Quand je vais m'attaquer au master de K-101 (le prochain projet après l'Oscar) là, ce sera différent !
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laurent0091
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Message par laurent0091 »

Bonjour Wis,

Quel est la classe du K-101?

Laurent
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Re: K-150 Tomsk sur base Scaleship au 1/96°

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Re: K-150 Tomsk sur base Scaleship au 1/96°

Message par Wis »

22/11/17 : Bouée et usinage 3D...
Bon, comme je suis encore entrain de faire des expérimentations sur la CNC, j'ai décidé de commencer à travailler sur l'usinage 3D. Quoi de mieux que d'expérimenter sur un exemple concret ? 
Du coup, j'ai jeté mon dévolu pour l'exercice du jour à la bouée de communication que j'avais dessiné cette été ! 
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A l'aide Fusion 360, j'ai transformé le dessin, en l'occurrence le corps de la bouée... Ce Logiciel est chiant à prendre en main, mais une fois qu'on a compris comment il fonctionne il possède des fonctions vraiment sympa comme... le calcule de la masse en fonction de la matière choisie pour l'usinage. Cette information est super importante pour que la bouée puisse flotter ! En effet, il ne faut pas que ma pièce ai une masse supérieur à 4.264g ! ! ! 
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J'ai fais pas mal d'essais avant de trouver le compromis que j'allais utiliser...
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Mais les deux demie pièces étaient trop lourdes, 5g, j'ai donc procéder à un évidemment à la dremel de l'intérieur avant de les coller à la colle spéciale PVC. A la pesée : 3.54g !
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Confirmation, le corps de la bouée flotte ! 
Il reste bien sur les finitions à faire et le reste des éléments à faire, mais je suis content de ce premier test d'usinage 3D !
Le travail continue avec la pose des ailerons, et la bouée flotte !
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Wis
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Re: K-150 Tomsk sur base Scaleship au 1/96°

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23/11/17 : Bouée... suite...
Je continue le travail sur la bouée avec l'assemblage du plan de dérive inférieur...
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Je suis content du résultant à ce stade et il est temps de vérifier que la bouée flotte...
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Elle flotte !
J'ai passé un coup d'apprêt afin de mieux voir les modifications à faire pour en améliorer la surface et le rendu
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Je suis assez satisfait du rendu et très content que la bouée se comporte bien !
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Maintenant, il reste à affiner les surfaces et à ajouter les détails... :tirlangue:
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