Comment graver une carte topographique en relief 3D sur une machine CNC

Ce projet de carte topographique du lac de Côme (Italie) est idéal pour explorer de nouvelles possibilités avec votre fraiseuse numérique dans toute l'étendue de sa capacité 3D. C'est un exemple parfait de la façon dont une machine CNC est beaucoup plus précise que la main humaine, mais aussi plus rapide qu'une imprimante 3D. De plus, vous pouvez réaliser ce projet à partir de n'importe quel matériau, ce qui n'est pas le cas d'une imprimante 3D.

Comme ce projet comprend une bonne quantité d'enlèvement de matière et que comme dans beaucoup de projets CNC, la précision est clé, votre système de fixation sera d'une importance capitale !  Afin de fixer solidement la pièce, nous avons décidé de visser notre stock directement dans le martyr.

Nous vous recommandons d'utiliser au moins une pince (ou une vis) tous les 10 cm pour réduire les vibrations et améliorer la qualité de votre finition de surface.

Si vous n'êtes pas un fan du lac de Côme (Italie) mais que vous souhaitez fraiser une autre carte topographique, allez visiter ce site qui génère des fichiers STL à partir de la surface de la terre. Ces fichiers STL peuvent ensuite être importés dans Fusion360 et mis à l'échelle pour être utilisés comme modèle pour le fraisage. 

Nous avons utilisé du noyer massif pour ce projet, mais vous pouvez utiliser le matériau de votre choix.  Pour fraiser notre carte 3D du lac de Côme, vous avez besoin d'un matériau d'au moins 340 x 530 x 25 mm. 

N'oubliez pas de surdimensionner votre stock d'au moins 20 mm de chaque côté, ce qui vous permettra de serrer votre pièce en toute sécurité. 

Nos astuces

• Bois massif : Si vous choisissez du bois massif comme nous l'avons fait, vous devez savoir que ce dernier a tendance à bouger avec le temps, les différences de température et d'humidité. Une planche se tasse toujours en séchant et si vous ne voulez pas que votre pièce s'abîme inévitablement, vous devez couper vos planches en bandes plus fines et les recoller selon un autre modèle. Pour apprendre à choisir vos planches et à fabriquer des planches collées stables, jetez un coup d'œil à cette vidéo YouTube.
• Autres matériaux : Nous avons essayé beaucoup de matériaux différents pour ce projet, et nous avons trouvé que les meilleurs résultats apparaissent sur du bois massif. Le MDF est facile à fraiser et idéal pour réaliser des prototypes, mais le terrain ne ressort pas vraiment. Le contreplaqué pourrait être très amusant à utiliser, car les différentes couches pourraient montrer les variations de hauteur, mais le contreplaqué a beaucoup de trous et d'imperfections dans sa structure. Ces trous et imperfections sont rendus visibles par le fraisage, ce qui n'est pas très agréable à l'œil nu.

• Taille du stock : Autodesk Fusion 360 dispose d'un excellent outil de mise à l'échelle pour rétrécir ou agrandir les objets 3D. Si le matériau que vous souhaitez utiliser n'est pas assez épais, ouvrez le projet Fusion360, allez dans l'onglet "Design" et appuyez sur la touche S. Tapez simplement "scale" pour utiliser l'outil de mise à l'échelle. Vous pouvez maintenant sélectionner le volume et appliquer un facteur d'échelle (<1 = rétrécissement ; 1 = identique ; >1 = expansion). Vous pouvez vérifier le matériel nécessaire dans l'onglet fabrication. Double-cliquez sur la configuration. Vous trouverez les dimensions du stock nécessaire dans l'onglet stock. 

Nous avons utilisé plusieurs fraises pour ce projet.

• Une fraise plate à 3 cannelures de 8 mm pour dégrossir l'excédent de matière.
• Une fraise à billes de 3 mm à 2 cannelures qui donnera de la texture au modèle et affinera les détails de notre carte 3D.

Vous pouvez consulter notre site Internet pour plus d'informations sur la sélection des fraises, les avances et les vitesses.

Attention : Ce projet est très complexe et comporte de nombreux petits détails. Cela signifie qu'il faut beaucoup de temps pour le fraiser. Si vous utilisez notre Gcode tel quel, le temps total de fraisage est d'environ 14 heures. Vous pouvez réduire le temps de fraisage en augmentant le step over ou la hauteur de passage, mais cela entraînera inévitablement une perte de précision.

Pour obtenir une belle finition tout en limitant le temps nécessaire à la réalisation de notre pièce, nous avons créé un G-code composé de 3 opérations.

3D pocket

En utilisant une fraise en bout de 8 mm, nous ébauchons la forme du terrain que nous souhaitons fraiser. En laissant un stock axial et radial de 1 mm, nous nous assurons que nos prochaines fraises auront "quelque chose à mordre". Cela évitera qu'elles ne glissent, mais assurera également que notre fraise de 8 mm ne réduira pas la précision de notre pièce finie en coupant dans un matériau qui ne devrait pas être coupé.

La broche doit être réglée pour tourner entre 20 000 et 25 000 tr/min et l'avance est de 3200 mm/min. La hauteur de passage est de 2,5 mm.

Scallop (fraise à bout plat de 8 mm)

Pour réduire la quantité de matière que la fraise à bout hémisphérique devra enlever, nous avons ajouté une première opération de festonnage avec la fraise à bout plat de 8 mm. Cette étape éliminera l'effet "rizière" laissé après la première opération et vous commencerez à voir le terrain sortir. Nous gardons notre stock axial et radial de 1 mm pour laisser quelque chose à mordre à la fraise à bout hémisphérique.

Cette étape n'est pas obligatoire, mais elle réduit considérablement l'usure de la fraise à bout hémisphérique et permet d'augmenter l'avance lors de l'opération suivante (ce qui réduit le temps total de fraisage).La broche doit être réglée pour tourner entre 20 000 et 25 000 tr/min et l'avance est de 3200 mm/min. Le pas est réglé à 3,5 mm.

Scallop (fraise à bout hémisphérique de 3 mm) 

Cette étape donnera toute sa texture à la pièce finie et fera ressortir chaque détail du terrain. 

Grâce à l'opération de festonnage, la fraise à billes se rendra dans toutes les vallées, sur toutes les collines, sur toutes les crêtes de notre carte et laissera très peu de traces de fraisage. 

La broche doit être réglée pour tourner entre 20 000 et 25 000 tr/min, la vitesse d'avance étant de 3500 mm/min. Le dépassement est réglé sur 0,4 mm pour réduire la quantité de marques de fraisage.

Télécharger les fichiers  (G-Code, Autodesk Fusion 360 project)