Penguasaan CAD/CAM Mastercam dalam Proyek Capstone Rekayasa IndyCar di IUPUI

Ketika datang ke program rekayasa yang benar-benar "tepat sasaran", akan sulit untuk mengalahkan Program Teknologi Mekanik IUPUI di Sekolah Teknik dan Teknologi. Itu terletak di kampus bersama, Indiana University–Purdue University Indianapolis (IUPUI).

Pembina Program Ed Herger membawa latar belakang manufaktur yang kuat ke dalam kelasnya. Karirnya dimulai dengan beberapa tahun di industri, bekerja di area R&D ilmu bahan, dan beralih ke manufaktur produk yang berkisar dari instrumen thermal hingga alat olahraga. Kemudian dia memulai karir di pendidikan sebagai profesor tambahan di komunitas college terafiliasi dengan Haas Automation Inc. di California yang menekankan pembelajaran langsung dengan alat mesin CNC Haas dan operasi dengan perangkat lunak dari CNC Software Inc., Tolland, Conn., pengembang perangkat lunak CAD/CAM Mastercam.

"Mahasiswa yang memilih untuk belajar teknologi mekanik di IUPUI, berbanding dengan teknik mekanik, diekspos lebih banyak pada apa yang terjadi di lantai produksi, di luar disiplin desain," kata Herger. "Mereka mendapatkan banyak keterampilan praktis yang dapat mereka terapkan segera setelah kuliah, baik itu Mastercam atau Solidworks atau beberapa program perangkat lunak lain yang kami ajarkan di sini."

Mahasiswa di program menghabiskan dua tahun pertama mencakup berbagai subjek akademik sebelum terjun ke dalam teknit itself mulai tahun junior. Hingga baru-baru ini, program sedikit menggunakan materi online dan berkonsentrasi pada kurikulum tradisional kuliah kelas dan proyek praktis. Saat datang ke perangkat lunak CAM, Mastercam for Solidworks diajarkan sebagai add-in ke program.

"Arah yang kami inginkan," kata Herger, "adalah untuk memberikan lebih banyak pengalaman CAM serta kesempatan sertifikat online dan eksternal. Ini berarti berkonsentrasi pada Mastercam dan manfaat online Mastercam University. Ini akan memberi mahasiswa kami opsi untuk menerima sertifikat keahlian selain gelar Bachelor of Science, dengan pelajaran online baik di lab kami dan di laptop serta komputer rumah milik mahasiswa."

Herger akan mengambil dua atau tiga unit dari Mastercam University dan meminta mahasiswa melalui unit-unit tersebut sendiri dan kemudian memberikan mereka tugas berdasarkan operasi CAM atau fitur yang ditampilkan dalam materi tersebut. "Di kelas, saya akan menempatkan pelajaran Mastercam, serta tugas saya sendiri, pada komputer dan memproyeksikannya pada layar besar untuk berbagi berbagai operasi dengan berbagai kelompok kerja. Di kelas saya, mahasiswa hanya mengikuti kursus online dari awal hingga akhir. Saya memantau mereka saat mereka melalui pelajaran dan saya senang dengan cara kerja sertifikat mereka telah berkembang. Mereka telah cukup sukses menyelesaikan tugas Mastercam University dan tugas saya sendiri."

Sebelum mahasiswa sampai ke kelas CAM Ed Herger, mereka terlebih dahulu menyelesaikan beberapa kursus dalam pemodelan 3D, serta pembacaan cetak dan proses manufaktur langsung. Ini diikuti oleh fokus pada pemodelan parametrik menggunakan Solidworks. Setelah masuk ke kelas Herger, mahasiswa mulai menerima porsi kuat Mastercam. "Saya biasanya memberikan mereka proyek besar untuk dikerjakan, seperti pekerjaan cetakan atau matriks untuk bagian tertentu. Pendekatan keseluruhan saya adalah memberikan mereka jenis proyek yang lebih menyeluruh berbanding dengan beberapa latihan kecil dan spesifik yang menawarkan sedikit aplikasi praktis," menjelas Herger.

Sebagai contoh, Herger meminta mereka mereverse-engineer mikrometer, alat pengukur presisi. Mahasiswa merancang beberapa program untuk perkakas untuk membuat bagian untuk mikrometer. Mereka kemudian mencari tahu cara menggunakan fitur canggih Mastercam untuk memrogram operasi mesin di laboratorium komputer. "Saya mencoba memberikan mereka proyek dengan aplikasi dunia nyata dan saya mencoba tidak memberikan mereka terlalu banyak pedoman keras tentang cara melakukannya. Mereka belajar lebih efektif ketika mereka mencoba mencari tahu sendiri sebelum saya campur," kata Herger.

Banyak fitur Mastercam seperti Dynamic Milling memungkinkan untuk mendapatkan yang terbaik dari kemampuan mesin CNC, menurut Herger. "Kami telah membuat banyak bagian besar dan rumit dari blok aluminium, dan banyak yang kami fokuskan adalah pemilahan permukaan 3D untuk membuat bentuk kompleks untuk cetakan dan matriks. Contoh yang baik dari ini adalah bingkai U-mikrometer. Ini program sekitar enam jam dan matriksnya hebat. Tentu saja, kami melakukan semua konturing dan jalur perkakas tipe lingkaran yang diperlukan untuk menyelesaikan bagian menggunakan Mastercam dari awal hingga akhir. Saya benar-benar tidak bisa mengingat fitur CAM tiga sumsi mana pun yang setidaknya tidak kami sentuh. Mikrometer mengukur dalam rentang 0-1 inci (0-25.4 mm) dan panjang keseluruhan perangkat sekitar 3 inci (76.2 mm) atau lebih. Kami membuat satu set matriks di baja perkakas untuk membuat bingkai U dan kami membuat cap kecil, juga di baja perkakas, untuk menandai selang mikrometer dengan semua angka dan tanda yang berbeda."

Juga termasuk dalam proyek mikrometer adalah cetakan kecil untuk thimble berputar. Ini berisi angka naik kecil dan tanda posisi di dalam cetakan. "Mereka harus menempatkan sejumlah fillet berbeda di dalam program CAD dan kemudian memastikan mereka sebenarnya dapat memilah tanda-tanda kecil itu ke dalam matriks," kata Herger. "Mahasiswa memerlukan beberapa iterasi untuk mencari tahu pendekatan pemilahan permukaan 3D mana yang efektif dan tentu beberapa dari mereka gagal menghasilkan jalur perkakas." Herger melaporkan bahwa mahasiswa belajar bahwa jalur perkakas pemilahan jenis paralel sedikit lebih tidak sensitif terhadap geometri "aneh" yang mereka perlukan untuk diprogram.

Kelas juga menghasilkan matriks pencetakan untuk semua tanda 0,05 inci (1,2 mm) pada selang mikrometer, dijalankan sebagai program pengukiran terbalik. "Mereka memilah semua area luar," katanya, "dan meninggalkan tanda yang mengangkat menggunakan alat pengukiran 1/8 inci (3,175 mm), 60 derajat. Saya mencoba mengingatkan mereka bahwa mereka harus menggunakan setiap bagian dari teknologi hebat ini yang tersedia untuk mereka untuk keuntungan mereka."

Herger sangat antusias ketika datang ke proyek capstone mobil balap besar untuk mahasiswanya. "Karena kami di Indianapolis," katanya, "hanya alami bahwa kami berhubungan dengan dunia balapan otomotif dan bahkan memiliki program motor sport sendiri."

Indianapolis Motor Speedway memiliki transmisi demonstrasi dari mobil balap Indy yang dipamerkan di museumnya. Ini dipotong di sejumlah tempat sehingga siapa pun dapat melihat apa yang terjadi di dalamnya. Hingga musim gugur lalu itu adalah tampilan statis.

"Kami beruntung mendapatkan proyek dari museum tempat kami akan menganimasikan dan mengotomatisasi transmisi sehingga akan menjadi tampilan interaktif yang akan berputar dengan kecepatan lambat dan memungkinkan pengunjung untuk mengubahnya dengan model steering wheel dari mobil yang sama. Semua braket yang menghubungkan motor listrik kecil untuk memutar transmisi, serta banyak komponen yang lebih kecil dan aktuator linear untuk sebenarnya mengubah rantase, dipolah menggunakan Mastercam."

Menggunakan fitur Dynamic Milling Mastercam, mahasiswa mampu mendorong mesin cukup cepat. "Misalnya, ketika datang ke braket," kata Herger, "kami memulai dengan blok aluminium 2 x 2 x 2 inci (50,8 x 50,8 x 50,8 mm) untuk komponen yang akhirnya menjadi plate tebal 5/8 inci (15,8 mm) dengan beberapa busa silindris di belakang yang menjalar ke luar di antara 1/2 inci dan 3/4 inci (12,7-19 mm) tergantung lokasi." Busa ini memungkinkan plate untuk di-bolt ke transmisi sambil masih memberikan beberapa jarak standoff.

"Dengan program Dynamic Milling, kami menggunakan end mill 1/2 inci (12,7 mm) dan kedalaman potong penuh untuk membuang sebagian besar material. Pada dasarnya, kami membuang semua material hingga sekitar 1 1/4 inci (31,75 mm) dengan pengecualian tiga busa silindris," katanya. Mereka kemudian menggunakan ball end mill 1/2 inci (12,7 mm) untuk meninggalkan fillet di dasar busa. "Kami biarkan Mastercam menghasilkan jalur perkakas dan Dynamic Milling mengoptimalkan operasi pemotongan. Fitur simulasi Verify Mastercam adalah sesuatu yang kami gunakan untuk setiap program tepat sebelum kami menjalankannya." Dengan mengonfirmasi semua langkah setiap program, mereka memastikan tidak ada masalah potensial.

"Saya harus bilang, proyek capstone ini, serta banyak proyek lainnya, telah luar biasa untuk mahasiswa dan program kami," kata Herger.

Untuk informasi lebih lanjut dari Mastercam-CNC Software Inc., kunjungi www.mastercam.com atau telepon 860-875-5006.