Une histoire captivante

Cette semaine, nous allons nous intéresser aux données de test de nos fractales, nous plonger dans des analyses FE et découvrir ce qu'il faudrait pour briser un étau Fractal (jusqu'à présent) indestructible. Nous couvrirons également des tests de charge réels, donnerons des conseils sur les couples de serrage des vis et explorerons l'histoire du développement de notre petit étau Fractal.

Avant de nous lancer dans le présent, voyageons d'abord dans le temps, dans un pays où les fractales métalliques n'étaient qu'un spectacle YouTube, enveloppées de leur rareté et louées comme un chef-d'œuvre d'ingénierie...

L'histoire d'origine

Avant le Fractal Vise, nos étagères étaient remplies d'engins de serrage, des étaux à broches rotatifs aux griffes fractales à vis sans fin. Au début, notre objectif était simple : si ça serre, ça s'imprime.

En revisitant les archives de 2023-2024, il est clair que nous nous sommes beaucoup amusés à jouer avec des mécanismes très intéressants. Nous avons donc pensé que c'était le moment idéal pour vous emmener dans un voyage à travers nos étaux et découvrir comment nous avons développé le Fractal Vise et comment tout a commencé.

Comme pour tous les engins MetMo, l'histoire commence sur le bureau de Sean. Un endroit de rêves presque réalisés, jonché de prototypes à moitié cuits et d'un sac ouvert mais intouché de chips saveur truffe (la truffe est-elle vraiment bonne ? Est-ce que je rate quelque chose ?).

Au fil du temps, le cahier des charges s'est affiné et nous nous sommes fixés pour objectif de concevoir la pince parfaite pour maintenir de petits modèles, des impressions 3D et des composants complexes, qui fonctionnerait avec Multi Drive et étendrait le concept d'atelier de bureau. Cela nous a permis d'explorer des mécanismes vraiment amusants, et ce premier concept reste l'un de mes préférés...

L'étau à broches rotatif

Si vous regardiez cet étau, vous auriez du mal à y voir autre chose qu'un étau de bijoutier standard, avec son éventail caractéristique de broches pour tenir... vous l'aurez deviné... des bijoux ! Ces étaux sont très utiles et ont également été adoptés par la communauté des modélistes pour aider à maintenir des formes originales tout en travaillant dessus.

Cet étau prend vraiment vie lorsque vous tournez son châssis, (pas trop fort cependant, sinon il sortira prématurément de sa trajectoire et nous savons tous que ce n'est pas idéal) en utilisant un ensemble d'engrenages coniques et d'arbres d'entraînement horaires/antihoraires, nous avons transformé un simple mouvement de torsion en le mouvement linéaire que vous pouvez voir dans les mâchoires ci-dessous.

Ce concept était très amusant à construire et à manipuler, mais l'ergonomie de son utilisation dans le monde réel l'a vraiment déçu. Nous voulions un étau très mobile que l'on puisse facilement déplacer dans son espace de travail, et cet étau nécessitait que la base soit fixée, sinon il fallait trois mains pour tenir la pièce, tourner l'ajusteur et empêcher l'étau entier de tourner. Pas idéal du tout, alors il a été rangé sur l'étagère et nous sommes retournés à la planche à dessin.

Les Fractales de la Vie

Ce concept suivant est celui où nous avons vraiment commencé à jouer avec les fractales et, comme vous pouvez le voir, les fractales elles-mêmes sont restées presque inchangées de ce concept au Fractal Vise final. Il y avait de nombreuses idées de fractales à ce stade et certaines d'entre elles sont actuellement explorées plus en détail, il est donc préférable de ne pas les montrer trop tôt 😜

Librement inspiré des "mâchoires de vie" utilisées pour arracher les portières de voiture, notre conception beaucoup plus sûre utilise un engrenage à vis sans fin, et, similaire à notre étau rotatif, cette configuration d'engrenage permet de transmettre un mouvement rotatif autour d'un axe à un tout autre axe.

Les engrenages à vis sans fin mériteraient un article de blog à eux seuls, mais dans un souci d'efficacité, résumons : Un engrenage à vis sans fin est une disposition d'engrenages où une vis sans fin (la "vis") engrène avec un engrenage hélicoïdal (la "roue") pour obtenir une réduction de couple élevée et un mouvement non réversible dans une configuration compacte.

En d'autres termes, tourner la vis moletée à l'arrière de ce design génère un couple important sur les bras de serrage, ce qui entraîne une force de serrage très élevée. Même en plastique, cette conception provoque une douleur sérieuse au doigt si vous tournez un tour de trop.

Nous avons essayé pas mal de rapports d'engrenages, de longueurs de bras et de têtes de serrage différents et nous avons finalement conclu que ce design... est plutôt génial 😜 mais il n'atteignait pas vraiment le cahier des charges que nous nous étions fixé, il attend donc patiemment sur l'étagère son heure de gloire... peut-être.

Le MetMo Cube... Étau !

C'est là que nous avons commencé à explorer des idées d'étaux plus traditionnels et cette idée a même abouti à un prototype entièrement métallique, mais nous en reparlerons plus tard.

Avec cette conception, on commence à apercevoir les débuts du mécanisme inférieur du Fractal Vise, et ce concept nous a permis d'apprécier l'importance de la perpendicularité dans la conception d'un étau. Cela fait référence à la rigidité des deux mâchoires, car tout jeu dans le mécanisme inférieur est amplifié à mesure que l'on monte sur la surface de la mâchoire, ce qui entraîne généralement une forme en V lorsque les mâchoires se rapprochent. Comme vous pouvez l'imaginer, essayer de serrer quelque chose avec une forme en V ne ferait que faire remonter lentement votre pièce hors de la zone de serrage... pas idéal, et pas une bonne pince.

C'est pourquoi nous accordons une attention si particulière aux goujons rectifiés de précision et aux trous correspondants du Fractal Vise, car tout relâchement de ces tolérances peut avoir des effets assez négatifs (sans compter que l'étau commence à sembler un peu bas de gamme si tout cliquette).

En approfondissant le monde des cubes, nous avons commencé à expérimenter différentes tailles, des poids variés et même à explorer l'utilisation du caoutchouc de silicone comme matériau de pied. C'est là que l'étau a commencé à devenir vraiment utile.

Nous avons testé ces étaux de manière assez approfondie et avons trouvé les côtés plats et uniformes particulièrement utiles pour déplacer et faire pivoter facilement vos pièces serrées sur votre bureau. Ce fut un grand oui pour notre conception finale et c'est une caractéristique que nous avons conservée pour le Fractal Vise, ainsi que la plupart des mécanismes de base, car cette conception très simple était très proche de la réalisation de notre cahier des charges initial.

Présentation de l'étau MetMo Cube

La forme finale du concept de l'étau Cube et, si je puis me permettre, il est absolument incroyable.

Avec sa construction solide en acier inoxydable et un panneau complet en laiton sur les surfaces de serrage, cette conception était si proche de devenir un nouveau MetMo que si nous n'avions pas été si obsédés par les fractales, cette campagne serait très différente !

Lors des tests de cette conception, il est apparu assez tôt que c'était un bon étau. Mais "bon", ce n'est pas ce que nous recherchons.

Il serrait assez bien les objets et se comportait comme un bon vieil étau standard. Mais lorsqu'il s'agissait de serrer nos impressions et nos modèles, il n'était vraiment pas à la hauteur et, comme nous l'avons montré dans la campagne, les deux points de pincement laissaient les formes irrégulières ou rondes tourner ou ne pas être serrées du tout.

Cependant, pour les formes plates, cet étau est suprême et c'est ce qui a inspiré nos mors souples plats dans les accessoires du Fractal Vise.

Une collision d'idées

Que se passe-t-il lorsqu'un cube immobile rencontre une récursion en forme de grenouille ?

Vous voyez où nous voulons en venir. Vous prenez les fractales de nos « mâchoires de vie » et la structure rigide que nous avons développée à l'époque du Cube, vous saupoudrez de poussière d'optimisation et d'une bonne dose de magie MetMo et vous obtenez les débuts du Fractal Vise !

Après quelques itérations, nous avons rapidement trouvé la bonne forme, puis nous nous sommes penchés sur les aspects plus techniques, notamment les points de connexion et l'assurance que tout était suffisamment solide pour résister à la dure vie d'un étau.

Comme pour tous nos projets sur Kickstarter, le développement ne s'arrête pas au lancement, et Fractal Vise ne fait pas exception. Pendant la campagne, nous avons amélioré des fonctionnalités, ajusté des matériaux et testé de nouvelles conceptions. La plupart de cela est dû à vous, et nous tenons à remercier particulièrement @Scott Allen pour nous avoir poussés à essayer des styles de filetage plus spécialisés pour la vis-mère avec son excellent « ad'vise », que nous sommes en train de prototyper. Si tout se passe comme prévu, vous pourrez appliquer une pression de serrage encore plus importante sur vos pièces, ce qui sera utile pour les utilisations très intensives comme l'utilisation du Fractal Vise dans des machines manuelles ou CNC.

L'analyse FE est fondamentalement amusante

Comme promis, nous avons approfondi le fonctionnement interne de notre analyse FE, en examinant d'autres tests et comment nous avons identifié les zones de faiblesse possibles dans la conception.

Mais d'abord, pour ceux qui n'ont aucune idée de ce dont je parle, pas de stress ! L'AF, ou analyse par éléments finis, est une méthode de modélisation informatique qui utilise des mathématiques très intelligentes pour simuler de manière très précise comment les forces (non limitées au poids) affecteront une pièce.

Ils utilisent la même chose pour simuler l'air pour l'aviation, la chaleur dans les propulseurs de fusée et même le béton dans les bâtiments. Tout cela dans le même but : visualiser et résoudre les points faibles avant de construire votre avion, votre fusée ou votre gratte-ciel. Ou dans notre cas, votre Fractal Vise.

Alors, maintenant que vous êtes tous des experts en FE, passons à nos tests !

Cette simulation a appliqué 3000 Nm sur une seule fractale, dans le but d'identifier les points les plus faibles de la partie la plus petite, et en théorie la plus vulnérable, de la conception.

La déflexion ici est un mouvement exagéré de la façon dont le métal bouge afin que vous puissiez le voir plus facilement (la beauté de la simulation) ; dans la vraie vie, ce mouvement n'est que de 18 microns – c'est l'épaisseur d'un sac poubelle !

Nous testons également les fixations dans ces simulations, en comparant directement les constructions en aluminium et en acier inoxydable.

Là, nous avons vraiment mis le paquet, en poussant jusqu'à 6000 Nm dans le but de trouver son point de rupture, ce qui serait difficile à faire dans la vraie vie.

Dans cette situation d'application d'une force de destruction, que je ne pourrais qu'assimiler à un éléphant venant sauter sur une des fractales, l'acier inoxydable a mieux performé que l'aluminium, comme on pouvait s'y attendre.

L'aluminium a bougé de 160 microns (0,16 millimètre), tandis que l'acier inoxydable n'a bougé que de 33 microns (soit 0,033 mm).

Ici, nous pouvons voir que, dans une vue exagérée pour faciliter la visualisation du mouvement. Compte tenu des forces importantes en jeu, les deux ont bien fonctionné et correspondent à notre méthodologie de sur-ingénierie de ces éléments pour qu'ils résistent bien au-delà de ce qui est nécessaire. Alors la prochaine fois que vous trouverez un éléphant sur votre établi, vous pouvez être assuré que votre étau survivra... ce sont ces pensées qui me tiennent éveillé la nuit.

Tests de charge

Ensuite, nous avons des tests spécifiques qui ont été réalisés pour voir quelle force peut être exercée sur les pièces dans le monde réel par un humain. Ceux-ci sont beaucoup moins scientifiques et visent davantage à comprendre ce qu'une main humaine de taille normale peut exercer sur l'étau, et ce faisant, à nous assurer que nous sommes en dessous des charges maximales testées des essais statiques que nous avons effectués.

Pour l'acier inoxydable et l'aluminium, voici les résultats !

Utilisation de la vis moletée pour appliquer la pression

Par rapport à la simulation, nous étions bien en dessous des points de rupture maximaux de toutes les pièces. Grand succès ! Nous avons également découvert une fois de plus (comme dans la plupart de nos tests) les limites de la main humaine... aïe.

Parlons couple de serrage

Celui-ci a été demandé plusieurs fois par vous, et il s'agit des couples de serrage recommandés pour les différentes vis et goupilles de fixation qui composent l'étau fractal.

1.⁠ ⁠Vis T25 – 6 nm Max.
2.⁠ ⁠Goupilles Fractales – 0,2 nm Max.
3.⁠ ⁠Vis sans tête – Affleurantes avec la base coulissante.
4.⁠ ⁠Vis sans tête de goupille (interne) – 3 nm Max (celles-ci fixent les goupilles en place).
5.⁠ ⁠Vis sans tête de vis-mère – Visser complètement, puis dévisser d'un demi-tour pour permettre à la vis-mère de tourner librement.
6.⁠ ⁠Vis de plaque de base – 3 nm Max.

Nous avons conçu l'étau Fractal pour qu'il fonctionne même si ces consignes ne sont pas respectées à la lettre, car la plupart des gens n'ont pas l'équipement nécessaire pour les régler parfaitement.

Pour plus de précisions, les vis T25 peuvent supporter beaucoup de couple, mais il suffit de les serrer légèrement avec une clé Allen pour qu'elles fonctionnent correctement (insérer le côté court de la clé Allen dans l'entraînement et appuyer sur le bras long jusqu'à ce qu'une résistance ferme soit ressentie).

Les pièces comme les goupilles Fractales n'ont pas besoin d'être beaucoup serrées et un serrage excessif pourrait endommager l'entraînement. Elles servent simplement à empêcher les éléments fractaux de tomber et ne sont soumises à aucune charge une fois les éléments fractaux en fonctionnement.

Les seules autres vis sur lesquelles il est utile de s'étendre sont les vis sans tête qui maintiennent les goupilles en place. Il suffit de les serrer légèrement avec la clé Allen fournie et vous sentirez qu'elles serrent les goupilles, les bloquant en place. Serrer davantage cette vis n'améliorera pas l'ajustement car elle ne fait qu'empêcher la goupille de glisser :)

Eh bien, ça a vraiment dégénéré ! Si vous avez tenu jusqu'à la fin, bravo, vous avez bien mérité une bière 🍺

Nous espérons que vous avez trouvé cela intéressant et utile et que cela a comblé certaines des lacunes de la campagne que nous n'avons pas pu inclure.