Nueva Pieza: Sillín Bicicleta 1 de 3

publicado en: Fibra de Carbono | 2

En esta nueva entrada, voy a intentar mostrar los trabajos para realizar una pieza de fibra de carbono. En concreto un sillín de bicicleta. El proceso sera en primer lugar el modelado y mecanizado del Máster, o una copia 1:1 de la pieza final. De esta pieza, modelada para facilitar el laminado de la fibra, saldrá el molde en fibra de vidrio, o una copia negativa de la forma que finalmente queremos. Sobre este molde, laminaremos en fibra de carbono, con lo que obtendremos la pieza final, que sanearemos y recortaremos a la medida correcta. Este proceso intentare describirlo como todos los que he publicado. Espero que resulte interesante.

Este es el modelo 3D, que otra vez he sacado de la pagina Grabcad.

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Sobre este modelo 3D, tendré que modificarlo para crear la pieza que usare de Master. Esta modificación consiste en modelar una especie de «faldas» a lo largo del perímetro, para facilitar el laminado de la fibra. La fibra de vidrio, al igual que la de carbono, es una tela de fibras entretejidas, que se empaparan en resinas para que cojan la forma del molde donde se apliquen. El problema esta en las esquinas o ángulos muy prominentes, ya que la fibra tendera a coger la la forma primigenia de la tela, despegarse y no copiar como toca la superficie que pretendemos replicar.
Una geométrica favorable hace que este proceso se simplifique mucho. Si bien las superficies pueden ser de muchas formas, esta es perfectamente valida:

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En la imagen se puede apreciar las superficies de las que hablaba y las superficies que son realmente el sillín. Así sera muy fácil aplicar la fibra, ya que no tendera a despegarse. No he generado las superficies tangentes al sillín, por la sencilla razón de que asi, con el borde generado, sera muy fácil definir el limite de la pieza una vez curada la resina, en la pieza final. Este modelo sera lo que mecanizare con el CNC, y lijare para dejar la superficie perfectamente lisa y acabada.

El mecanizado, sera realizado como siempre, en dos fases principales: Una primera fase de desbaste, y una segunda de acabado. En medio he decidido introducir una fase de contorneado 3D para definir el limite de la pieza. Mas adelante la mostrare con detalle.

Todo el mecanizado, según el programa, tardaba del orden de una hora y cuarto, así que he intentado ahorrar tiempo modificando el mecanizado. Finalmente estos son los datos:

Desbaste: profundidad de pasada: 6mm con una fresa de desbaste de D10mm de cuatro labios. Velocidad de avance 1000mm/min. Mas adelante he comprobado que esto es excesivo, y que prefiero que tarde un poco mas a favor de no forzar tanto la maquina.

Acabado: con una fresa esférica de D10mm he comprobado que el acabado es bastante mejor que con la fresa esférica de D4,5mm, eso si, pegando pasadas de 0,5mm. Si bien es cierto que esta fase va a durar casi 50min. El principal miedo que me daba era el sobrecalentamiento de los motores, pues después de tanto tiempo de mecanizado, se ponen bastante calientes, no tanto como para que no se puedan ni tocar con la mano, pero lo suficiente como para que quemen bastante. Yo calculo unos 60-70ºC Investigare sobre este tema, para ver si son temperaturas de funcionamiento normales. El avance es de 1000mm/min aunque creo que en esta fase podría haber aumentado esta velocidad a 1300 mas o menos.

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Este es el tocho de donde saldrá la pieza. Se compone de dos bloques de Ureol, pegados con loctite (mas que suficiente, en principio) atornillados sobre un mártir de MDF con tres tornillos de rosca chapa. La placa de MDF esta atornillada sobre la bancada.

Esta vez he colocado el cero pieza en el centro geométrico del modelo, como prueba de si seria mas cómodo. He comprobado que no ha sido así, cosa que justificare mas adelante.

El desbaste, por no modelar el tocho, se ha realizado delimitando un perímetro del cual la herramienta no debe sobrepasar. De esta forma la fresadora labrara todo sobre un tocho indefinido, esculpiendo el modelo dentro del tocho. Esto conlleva algunos riesgos, como mas adelante comprobareis.

Este es el vídeo de la primera entrada de la fresa, y el primer nivel de mecanizado del desbaste. Se nota que la maquina trabaja forzada, quizá esos 6mm de profundidad son demasiados. En otros mecanizados, con 5mm y 700mm/min iba bastante bien, pero tardaría mas, claro esta.
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Aun asi, el mecanizado va teniendo buena pinta… Hasta que llego al penúltimo nivel.

resulta que había un movimiento, SOLO UNO, de reposición de herramienta al acabar un nivel, que se salia del limite impuesto, y en la simulación no lo llegue a ver. Resultado, la fresa intenta bajar los 50mm de altura a velocidad de movimiento normal, hasta Z=0, y después moverse hasta empezar el nivel. Total, que clavo la herramienta, y trato de seguir avanzando, flectando toda la estructura, doblándolo todo, y bloqueando los motores. Ahí me asuste bastante, le di a escape a toda prisa, y conseguí detenerlo todo. Eso si, toda la fresa se había quedado forzada y doblada. Con algo de esfuerzo conseguí sacar la fresa de su agujero, no sin antes despegar los dos tochos pegados con loctite. Vamos, la que se había liado en un momento.

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Comprobación de daños: El tocho despegado, pero no es grave del todo, pues se puede volver a pegar prácticamente en la misma posición, y aunque no fuera así, estamos todavía en la fase de desbaste, se pueden soportar ciertos errores. Los motores, se habían forzado, pero parece que siguen funcionando bien. La fresadora, parece que no se ha roto nada, no hay grietas en la estructura, ni se ha roto nada mecánico, pero el eje Y ha cogido holgura. Vaya por dios, esto tendré que corregirlo. No es grave, pero me fastidia tenerla. Cuando acabe esta pieza lo reparare.

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El tocho lo conseguí pegar como toca, eso si, no quería mas problemas, asi que por 5 cochinos milímetros que faltan, he cortado el exceso con un formón, para no tener trozos de material inservible que no hacen mas que molestar.

Pero aqui no acaba todo, he perdido el origen en Z, así que volver a hacer cero y darle al play….

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Peeeero…también se había perdido el origen en los ejes X e Y. Claro, la maquina no se podía mover, pero el programa no lo sabia y continuaba con la ejecución. Y claro, ha ido a a hacer su recorrido, y ha metido ka herramienta en mitad de todo el tocho, genial, lo que me faltaba. Siendo optimista, eso después lo puedo rellenar con masilla de carrocero, y dejarlo funcional. no es tanto problema.
Ahora es cuando me arrepiento de haber puesto el origen donde lo puse, tal y como lo he dicho antes. Porque ahora que? como voy a referenciar respecto a un punto que ya no existe? Complicada cuestión
La única solución que se me ha ocurrido ha sido referenciar con respecto a un hueco bastante definido, buscando las coordenadas en el código (entre 25.000 lineas de código) y saber que ese punto tenia las coordenadas determinadas. Después de perder mas de una hora y pico, he conseguido volver a hacer cero, y asegurarme de que todo sigue donde lo deje. Ahora si, le doy al play y rezo por que vaya todo bien!!

La fase de contorneado que había comentado antes, ha ido muy bien, a pesar de haber tenido que volver a hacer cero, y los errores que ello puede ocasionar:

Y ahora, cambio de herramienta y fase de acabado. Esta es mas segura, espero que vaya todo bien!

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Bueno, finalizada la fase de desbaste, empieza la de acabado, y aquí ya sin problemas. Solo  con la fresa de D10 esférica el acabado es impresionante. Casi no tendré que lijar para dejar la superficie pulida espejo. Eso si, ha tardado casi hora y cuarto, los motores bastante calientes, pero sigo sin saber si es su temperatura normal de funcionamiento.

Ahora esta lista para el lijado, masillado y dejarla pulido espejo. He empezado lijando un poco y aplicando algo de masilla, pero la tengo caducada, y necesitare conseguir mas. Mas adelante iré colgando mas progresos con esta pieza.

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In this new post, I will try to show the work to a piece of carbon fiber. Specifically a bicycle saddle. The process will first modeling and machining of the Model, or a 1:1 copy of the final piece. In this part, modified to facilitate fiber laminate, the mold will fiberglass, or a negative copy of the final shape. Into this mold I will laminate carbon fiber, which will get the final piece, which will cut and clean it, after sand it. I will try to describe this process. I hope you find interesting.

This is the 3D model, which I download from Grabcad page.

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This 3D model, I’ll have to modify it to create the piece who uses as model. This modification consists in modeling a «skirts» along the perimeter to facilitate fiber laminate. The glass fiber, as the carbon, is a fabric of interwoven fibers that are steeped in resin to catch the mold shape where applicable. The problem is in the corners or angles very prominent, since the fiber will tend to take the form of primordial material, peel and not copy touches the surface as we intend to replicate.
A favorable geometric makes this process much simply. While surfaces may take many forms, this is perfectly valid:

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In the picture you can see the surfaces I said before and surfaces that are actually the seat. So it will be very easy to apply the fiber as it will tend not to peel off. I have not generated surfaces tangent to the saddle , for the simple reason that well , with the generated edge will be very easy to define the limits of the piece once cured resin in the final piece. This model will be what will be machined with CNC and sand it to leave the perfectly smooth finished surface.

The machining will be done as usual in two main phases : The first phase of roughing and finishing second. In the middle I decided to enter a phase of 3D contoured to define the boundary of the part. Later I’ll show you in detail.

All machining, depending on the program , took one hour and a quarter, so I tried to save time by modifying the machining. Finally these are the details:

Roughing: depth of cut : 6mm with a strawberry roughing D10mm four lips. Feedrate 1000mm/min . Later I found that this is excessive , and I’d rather take a little more time for not to force the machine.

Finish: with a spherical cutter D10mm I found that the finish is much better than with the spherical cutter D4.5mm , so if sticking past 0.5 mm. While it is true that this phase will last nearly 50min . The main fear was that I was overheating engines , because after all machining time , get hot enough, not so much that they can not even touch his hand , but enough to burn enough. I estimate about 60-70 º C will research on this topic, to see if normal operating temperatures . Progress is 1000mm/min although I think at this stage could have increased this speed to 1300 or so.

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This is the stock. It consists of two blocks ureol, glued with loctite (more than enough, in principle) bolted to a martyr of MDF with three sheet metal screws thread. MDF plate is screwed on the table.

This time I placed the part zero at the geometric center of the model, and test whether it would be more comfortable. I discovered that this was a mistake, but I willjustify later.

The roughing, To not model the stock, was made delimiting a perimeter which the tool should not exceed. In that way,the CNC will machine all on a permanent material, sculpting the model within the stock. This entails some risks, as hereinafter will see.

This is video of the first entry in the stock, and the first stage roughing machining. I Notice that the machine works forced, maybe those are too 6mm deep. In other mechanized, with 5mm and 700mm/min was pretty good, but it would take more time, of course.
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Still, the machining is having good looking … until I get to the penultimate level.

turns out there was a movement, ONLY ONE, a repositioning tool, to finish a level, which left the limit imposed, and in the simulation do not get to see. Result, the tool try to move down 50mm normal movement speed until Z = 0, and then move to start the level. Then, the tool crash into the material, and try to move forward, bending the entire structure, folding everything and blocking engines. That scared me enough, I gave escape in a hurry, and all was stopped. With some effort I managed to get the tool out of his hole, but not before taking off the two stocks glued with loctite. So, I had a complicated time.

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Damage Inspection: The stock was separated, but it’s not serious at all, because it can be reattached in virtually the same position, and if not, we are still at the stage of roughing, it can handle certain errors. Engines, were forced, but apparently still working. The CNC, it seems that has not broken anything, no cracks in frame or has broken anything mechanical, but the Y has caught slack. I need to fix it. It is not serious, but it bothers me to have it. I will fix it when i finish this part.

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I got to fix the stock, and as I did not want more problems, and for only 5 mm, I’ve cutted the excess with a chisel, not to have useless pieces of material that do nothing but annoy.

But here is not all, I have lost the origin in Z, so i need to redo zero and hit play again….

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Buuuut … had also lost the origin in the X and Y axes. Sure , the machine could not move , but the program did not know and continued execution. And of course , gone to to make their tour, and has gotten half ka tool around the strand , great, just what I need . Being optimistic , that I can then fill with putty bodybuilder , and leave it functional . is not such a problem .
Now is when I regret having put the origin where I put it, as I said before . Because now what? as I will reference about a point that no longer exists ? complicated issue
The only solution that occurred to me was referenced with respect to a fairly definite gap, looking for the coordinates in the code ( 25,000 lines of code ) and know that this point had the specified coordinates . After losing more than an hour or so, I’ve gotten back to doing zero, and make sure everything is where I left off . Now is when I push play button and pray that all goes well !

The contour phase, as I said before, went very well, despite having to redo zero:

And now, tool change and finishing stage. This is safer, I hope everything goes well!

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Well, finished the stage roughing, finishing begins, and here and smoothly. Only with strawberry D10 spherical finish is impressive. I hardly have to be sanded to leave the polished mirror. That if he has taken nearly an hour and a quarter, quite hot engines, but still do not know if its normal operating temperature.

Now ready for sanding, putty and let her polished mirror. I started by sanding and applying a little bit of putty, but i haven’t got enough, and will I need to get more. Later I’ll hang more progress with this piece.

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2 Respuestas

  1. Jesus

    La temperatura de los motores nema no deberá de exceder los 80 grados centigrados, aunque es normal que la alcance en mecanizados 3D.
    Mecaniza unos pequeños disipadores y los atornillas en la parte trasera e instalale unos ventiladores de 12 o 24 v de pc orientados a los disipadores y walaaa no pasan de 45 grados en mecanizados de 8 horas en una nave de techo de chapa en verano, un saludo y espero haberte ayudado.

    • ostervi

      Muy buena idea! Si consigo trabajo como para tener que dejarla funcionando mas de una hora, ten por seguro que recurriré a lo que me dices. Gracias!