BILLARD modernisé CARDE - Version Om

[netmetrique]

J'avais présenté dans le fil que Franck Destouesse a consacré à la magnifique modélisation de l'A80 recarrossé par CARDE le début de la réalisation du modèle à l'échelle Om.
 
Après une interruption de plus de six mois, j'ai commencé à me re-consacrer à ce projet. Plutôt que de polluer ce premier fil, il m'a semblé préférable de lui en consacrer un nouveau.
 
Commençons par un rappel de ce qui avait déjà été présenté.
 
Du fait de sa taille, il n'est pas possible d'imprimer sur mon imprimante résine la caisse sous une forme monobloc comme l'a conçu Franck. Il est donc nécessaire dans un premier temps d'éclater la caisse en plusieurs morceaux qui seront ensuite assemblés.
   

 
Des plots de positionnement sont prévus pour rendre plus facile le montage ultérieur. De plus les séparations sont positionnés de façon à rendre le plus aisées possible les opérations de masticage et ponçage inévitables en dépit de la bonne précision de l'impression.
   
Les pièces sont positionnées sur le plateau de l'imprimante et des supports et renforts provisoires qui seront éliminés avant montage sont ajoutés. Ceux-ci sont positionnés que l'opération soit la plus facile possible
 
Il n'y a plus ensuite qu'à lancer l'impression. Ce qui représente quand même au total 43 heures de travail à la machine...
 

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Après élimination des supports, vient un premier montage à blanc, pour vérifier que tout se passe comme prévu.
 

 
Le montage définitif est réalisé en collant entre eux les éléments par de petits points de colle cyanoacrylate puis en comblant dans un second temps les interstices avec de la résine polymérisé ensuite avec une torche UV. Du fait de sa grande fluidité, la résine pénètre par capillarité au plus profond des plans de joints et on obtient alors une pièce quasi-monobloc en résine. Après un rapide ponçage des zones de liaison la caisse apparaît dans sa grande splendeur. Merci Franck...
 
Après application d'un voile d’apprêt, on voit qu'il reste quelques petits défauts qu'il sera nécessaire d'éliminer par masticage et ponçage, mais rien de plus qu'on avait antan avec les modèles en résine...
 

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Mon modèle s'est ensuite tranquillement endormi au mois de novembre...

[05mogul05]

Le plus dur était fait (et bien fait !), la résine pouvait se "détendre" tranquillement 

[netmetrique]

Mon modèle s'est ensuite tranquillement endormi au mois de novembre...

     
Mais seule la caisse est entrée totalement en hibernation. L'ordinateur a continué à travailler de son côté, même si à un rythme peu soutenu, pour l'étude de la motorisation. Bogies Porteur et moteur sont conçus sur la base d'un châssis intérieur formant un rectangle déformable, permettant de s'adapter à une géométrie de la voie pas toujours parfait, très similaire au principe que j'avais retenu pour la motorisation de mon Billard A150D1.

   

 
Cependant contrairement à ce dernier où les essieux tournaient dans des paliers sphériques en bronze, ceux-ci tournent maintenant dans des roulements à billes. Deux raisons m'ont conduit à ce choix. La première est que ma réserve de billes de bronze se réduit drastiquement et la seconde que je me suis aperçu que les jeux dans les roulement à billes miniature sont suffisants pour permettre de légères variations entre les axes de la cages externe et de l'axe intérieur. Ce jeux devrait être suffisant pour assurer des variations de hauteur au niveau de la voie un peu inférieur à 1mm. On verra après réalisation si cela est suffisant pour une bonne tenue de voie...
 
De même que pour l'A150D, les lames de prise de courant sont soudées sur une plaquette de circuit imprimé collée sur les longerons intérieurs et frottent à l'intérieur des bandages par l'intermédiaire de rivets en cuivre pour le frottement.
 

 

La motorisation est assurée par un moteur Faulhaber 1512 qui entraine un axe intermédiaire par un couple d'engrenage module 0,3. La transmission du mouvement aux roues est ensuite assuré par deux couples d'engrenage de champ positionné dans deux noix, dont l'une porte le moteur. Lors de la déformation du parallélogramme formé par les deux longerons et les essieux, cet axe reste toujours concourant au centre des deux essieux.
 
Tous les axes tournent dans des roulements à bille miniature.
 
Initialement, les bogies avaient été dessinés pour être réalisés en impression 3D. Cependant, l'appel du laiton a été trop fort et je n'ai pu résister à les fabriquer dans cette matière. D'autant plus que le rapatriement (enfin !) de mon tour et de ma fraiseuse sur le Pays Basque me permettait de la faire.
 
Seuls les roues de champ seront réalisées en impression. J'ai quelques doutes sur la résistance de ces pièces à l'usage. Si ce n'est pas le cas, il sera toujours temps de les refaire en laiton comme je l'avais fait pour l'A150D.

[Y]

Bogies Porteur et moteur sont conçus sur la base d'un châssis intérieur formant un rectangle déformable, permettant de s'adapter à une géométrie de la voie pas toujours parfait,

les roulement à billes miniature sont suffisants pour permettre de légères variations entre les axes de la cages externe et de l'axe intérieur. Ce jeux devrait être suffisant pour assurer des variations de hauteur au niveau de la voie un peu inférieur à 1mm. On verra après réalisation si cela est suffisant pour une bonne tenue de voie...
 

En cas pour les essais, j'ai un peu de longueur en 23mm assez moyennement posée

Yvan

[netmetrique]

Les roues sont constituées d'un corps de roue en impression 3D collé à la frein-filet forte dans un bandage préalablement décolleté dans du laiton.
   

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Avant collage, le diamètre extérieur du corps en résine qui a été prévu d'un diamètre légèrement supérieur est tourné de façon à ce qu'il rentre juste à frottement doux dans le bandage. Après collage, l'arrière est repris au tour en mors doux par le bandage pour percer l'alésage de l'essieu et surfacer la face arrière.

Par soucis de facilité, j'avais laissé le programme de tranchage effectuer en automatique le positionnement du corps de roue sur le plateau de l'imprimante. Ce faisant l'axe présente en angle par rapport à la normale du plateau.
 

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Il s'en est suivi une déformation de la pièce peu importante (quelques dixièmes) mais gênante dans le cas de pièces mécaniques demandant une bonne précision. Aussi, le trou de l'essieu s'est trouvé légèrement décentré par rapport au corps de roue, ce qui reste cependant peu visible sur la roue montée (De toute façon pour ce qu'on voit la roue sur un bogie de Billard....).
 

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Les impressions des roues de champ, qui ont été disposées manuellement à plat sur le plateau de l'imprimante ne présentent pas ce défaut et l'usinage s'est effectué sans problème.
   

 

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Compte tenu de la rigidité et de l'aspect cassant de la résine, les emmanchements des roues et des roues de champ sont effectués à glissement doux pour limiter les contraintes qui pourraient entraîner des ruptures à posteriori. Ces pièces seront collées sur les essieux à la frein-filet Loctite lors du montage définitif.
 
La suite de la fabrication des pièces des bogies n'est que la succession d'usinages classiques au tour et à la fraiseuse.
 

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Tout au moins quand le desserrage malencontreux d'une vis ne vient pas perturber l'usinage. Heureusement sans casse au niveau des outils....
   

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[LGB 58]

Superbe travail, je suis admiratif 

[Philippe Fontana]

Très belle réalisation pour les roues et engrenages, qui me confirme l'intérêt des imprimantes résine.

J'ai une question sur la "suspension" des essieux.
Pour le boggie porteur, les 2 plaques latérales peuvent osciller l'une par rapport à l'autre et le jeu dans les roulements permet l'adaptation des roues aux défauts de la voie.
Pour le boggie moteur il me semble que le U du milieu entrave ce mouvement, ce qui est plus ennuyeux car ce sont les roues motrices. J'avais initialement fais un montage similaire et l'ai modifié.
Quand je serai de retour à la maison je ferai une  photo. Ce n'est pas aussi joli, c'est du "toutenplastique" mais le principe est le même : insertion de roulements à billes.

[netmetrique]

Ce n'est pas la première fois que je mets en œuvre un tel système. 
   
La première fois, c'était pour mon OC2 (désolé pour le lien, tout ça est également sur le forum, mais je n'ai pas le courage de rechercher où...).
   

IMG_3545.jpg (94.66 Kio) Vu 2579 fois

 
Mais j'avais utilisé des réducteurs épicycloïdaux Grandtline et ce n'était pas parfait d'un point de vue géométrie car les axes du réducteur ne sont pas concourants (ce qui est une des avantages de ces réducteurs d'ailleurs), mais pas dans notre cas. Cela marchait néanmoins sans problème du fait des jeux et du débattement limité.
 
Je l'avais donc repris, mais cette fois en utilisant des roues de champ et donc des axes concourants, dans le cas de mon A150D1.
 

bogiemoteur1.jpg (36.72 Kio) Vu 2578 fois

Voici une illustration et une justification (je n'ose pas parler de démonstration) géométrique du bien fondé de la solution :
   

 

[Philippe Fontana]

Effectivement mon montage n'est pas le même, et je cherche un débattement important (pour supporter le passage sur des rails simplement posé au sol voire dans le jardin y compris sur des rails sortis de mon imprimante montés par les enfants ...
Les photos montrent le basculement par rapport aux flancs de boggie qui sont fixes.
Le boggie porteur

Le boggie moteur

Avec mon montage les axes ne sont pas concourants. Pour ne pas limiter la souplesse j'ai ajouté un cadran sur l'arbre de transmission entre les deux essieux, ( et aussi pour simplifier le montage)
Par ailleurs j'ai constaté que cette souplesse était maximale quand je décentrais au max cet axe de transmission, je n'ai pas cherché la démonstration théorique (d'autant plus délicate que ne ne connais pas les jeux).
Ça marche ! Mais pas la même précision que le montage Bernard.

[Capitole]

Ce n'est pas la première fois que je mets en œuvre un tel système. 
   
La première fois, c'était pour mon OC2 (désolé pour le lien, tout ça est également sur le forum, mais je n'ai pas le courage de rechercher où...).

Bonjour.
J'avais sauvegardé le lien, alors pour une fois que je peux aider : https://forums.gemme.org/index.php/topic,184.0.html
Toutefois de nombreuses photos ont disparues.

[netmetrique]

J'avais sauvegardé le lien, alors pour une fois que je peux aider : https://forums.gemme.org/index.php/topic,184.0.html

 
Merci Patrick ! 
Il faudrait que je prenne le temps de réintégrer toutes les photos dans le forum. Ce ne serait pas trop difficile car les pages sur mon site où les photos sont toutes présentes reprennent quasiment de façon quasiment intégrale le fil du forum. Mais le temps pour le faire (et surtout le courage!)...

[netmetrique]

 
Tu te retrouves effectivement directement dans le cas de mon OC2. Mais avec un écart encore plus important entre les axes des essieux et ceux de l'axe de transmissions intermédiaire. Le cardan donne de la souplesse. En toute rigueur, il devrait y en avoir deux avec une coulisse intermédiaire. Mais alors un dispositif serait nécessaire pour bloquer les rotations autour des essieux des boites de réduction avec les engrenages à 45 degrés. Cela commencerait à devenir complexe....
 
Tu as réalisé toutes les parties mécaniques en impressions à fil. Les boites de réduction aussi ? Les axes tournent directement dans la matière plastique. Tu n'as pas observé d'usure compte tenu qu'en IIm les masses et les forces ne sont pas négligeables ?
 
Si je vois bien, tu as solidarisé les faux longerons aux longerons. Dans mon cas j'ai préféré prévoir un faux châssis extérieur monobloc, surtout parce que je tenais à la présence les traverses perforées extrêmes qu'on voit très nettement sur les Billard. Ce faux châssis sera fixé sur les deux ailes qui dépassent du bloc d'articulation central. Enfin qu'en j'emploie le futur, il faudra d'abord que je dessine ce faux châssis en vue de son impression... 
   
Bien vu la prise de courant par des frotteurs directement sur le rail. Dommage que tu n’aies pas un peu plus travaillé leur forme, car il pourraient passer pour les patins du frein électro-magnétique. Mais c'est vrai qu'en IIm, le plus important est que cela roule, et surtout sans problème...

[Philippe Fontana]

beaucoup de questions de Bernard, je vias réponde une à une pour plus le clarté.
Mais comme
d'une part ces réponses polluent ce fil (ce n'est ni un Carde, ni du 0m)
d'autre que j'avais commencé un fil sur un A80D en IIm (que je l'ai bien négligé...)
je vais y poster les réponses.

[netmetrique]

...j'avais commencé un fil sur un A80D en IIm (que je l'ai bien négligé...)

 
   
Désolé Philippe, j'avais complètement zappé ton fil...

[Philippe Fontana]

   
Désolé Philippe, j'avais complètement zappé ton fil...

Y a pas de quoi , tu ne risques pas en avoir zappé autant que moi !

[frankdestouesse]

Eh bien, ce qui devait être au début qu'un simple test d'impression au 1/43.5 devient un "véritable" chantier pour ce Billard/Carde !
Bernard, si j'avais su, j'aurais préparé un fichier avec une finesse des détails adaptée à cette échelle !

Ton travail est toujours aussi "professionnel" 

[netmetrique]

Eh bien, ce qui devait être au début qu'un simple test d'impression au 1/43.5 devient un "véritable" chantier pour ce Billard/Carde !
Bernard, si j'avais su, j'aurais préparé un fichier avec une finesse des détails adaptée à cette échelle !

Ton travail est toujours aussi "professionnel"

 
Tu ne pensais quand même pas que j'allai laissé une caisse comme ça !
 
Quand à un modèle 3D avec plus de détails, non seulement je trouve que c'est déjà pas mal du tout, mais en plus tu as dû remarquer que j'ai déjà enlevé certaines choses que je reproduirai séparément, sans doute en laiton, pour des questions de solidité.

[netmetrique]

L'ensemble des pièces a subi un bon dégraissage dans un bain d'acétone, puis plusieurs bains prolongés dans une solution de brunissage chimique entrecoupés de plusieurs séance de massage avec un chiffon doux. Le laiton a pris une belle teinte acier noir poli.
     
Puis est venu le temps de commencer le montage test en commençant par le bogie porteur.
     

   

La souplesse obtenue par les jeux dans les roulements à billes est tout à fait satisfaisante. Des obstacles de 1mm de haut sont avalés sans problème par la déformation du châssis. Mon modèle pourra donc circuler sans problème chez toi, Yvan, d'autant plus que tous mes modèles sont prévus depuis bien longtemps pour de la voie de 23 mm (cotes de calage à 20,8mm mini).

Dans un premier temps j'avais prévu que les longerons intérieur seraient juste maintenu par les roues des essieux. C’était vraiment trop souple et le montage de le l'ensemble était surtout une vrai galère. J'ai donc été amené à rajouter des circlips pour maintenir les longerons sur la traverse, à l'image de ce que j'avais fait pour le bogie avant du de Dion ND du GEMME.
   
PS : Désolé pour la poussière sur les photos mais, en ce moment, mon garage/atelier est surtout utilisé pour la menuiserie...

[netmetrique]

Le travail avance doucement...
     
Le couple d'engrenage en module 0,3 entre la sortie moteur et l'axe intermédiaire a été taillé sur la fraiseuse avec le vieux diviseur de mon UNIMAT 3 avec des fraises couteau (fraise à une dent). L'engrenage menant (sortie moteur) est en laiton tandis que le mené est en delrin serti sur un moyeu en laiton. 
 

IMG_20220413_185006_Red.jpg (124.67 Kio) Vu 2571 fois

   

   
Comme il n'est pas possible d'usiner de façon simple (c'est à dire avec une fraise module ou une fraise couteau) le pignon de 8 dents qui attaque la roue de champ, celui-ci a simplement été pris chez l'Octant. Compte tenu que la pièce livrée faisait une longueur de 8 mm, j'en ai profité pour tirer les deux pignons en la tronçonnant au tour..
   

 
Les prises de courant, constituées d'une lamelle de chrysocale de 10/100eme sur lesquelles ont été soudés des rivets de cuivre frottant sur l'intérieur des bandages de roues, sont soudées sur des plaquettes de circuit imprimé de 8/10 collées sur les faux longerons.
   

 
Le châssis est réalisé en plasticard.
   

 

   
Cependant, cette pièce est vraiment très (trop !) souple et je pense que je vais la reprendre en laiton. Ce qui aura également comme avantage d'alourdir l'autorail tout en en abaissant le centre de gravité.

[LGB 58]

Minutieuse réalisation [attachimg=1] Pour le châssis j'ai eu le même manque de rigidité avec de la carte plastique de 5 mm sur mon 503 au 1/22.5 

[netmetrique]

...je pense que je vais la reprendre en laiton. Ce qui aura également comme avantage d'alourdir l'autorail tout en en abaissant le centre de gravité.

   
Une bonne feuille de laiton en 15/10, quelques heures de découpe et de soudure et c'est fait !
   

 
L'assise longitudinale (roulis) de l'engin est assuré par l'appui au niveau du bogie porteur qui est est légèrement arrondi dans le sens de la longueur. Le bogie porteur est quant à lui totalement libre pour s'adapter aux déformation de la voie. Pour que la caisse reste bien stables en dépit des jeux indispensable au niveau des articulations, les deux bogies sont fixés sur le châssis en laiton via des rondelles élastiques en chrysocale.
 
Après une discussion avec Franck, il est apparu que les pions de positionnement du châssis sur la caisse sont mal positionnés. Sur le modèle 3D, la partie supérieur du châssis qui devrait se situer au niveau de la base des portes est trop haute de 1,5 mm. Ils ont donc été arasés et remplacés par des morceaux de cornière en dural collés à l'intérieur de la caisse.  ces pièces permettront également la fixation de la caisse par vissage.
   

 
Vient le moment des premiers essais. Les prises de courant du bogie porteur n'ont pas été connectées et seul les prises de courant du bogie moteur assurent l'alimentation électrique. Les premiers essais sont catastrophiques ! La peinture a débordé sur la face intérieures des bandages empêchant tout passage du courant. Après un bon décapage, cela se décide à fonctionner enfin sans problème.

 


Le fonctionnement me parait très satisfaisant en l'absence de tout rodage. Il faut dire que les 390 grammes de l'engin dû au châssis en laiton y sont certainement pour quelque chose.

Ces premiers essais ont cependant permis de détecter un certain nombre de difficultés liés à l'utilisation de la résine qu'il va falloir résoudre.
 
Pour affermir le montage des roues sur les essieux, ceux-ci ont été légèrement moletées en les roulant entre deux limes. Cependant, pour nettoyer les faces intérieures des bandages,j'ai été obligé de déposer les roues. Au remontage, les roues ne tiennent plus très fermement car le moletage a eu pour effet au démontage d'aléser légèrement le trou. Il sera donc indispensable de coller les roues sur les essieux lors du montage définitif.
 
Les roues de champs sont fixées sur les essieux par des vis sans tête de 1mm. Cependant, compte tenu de la fragilité de la résine, le serrage ne peut être que très léger et les roues de champ ont tendance à glisser sur l'essieu. La solution la plus simple va sans doute être de coller ces roues de champ sur un moyeu en laiton avec un filetage en bonne due forme, voire de refaire complètement ces roues de roue de champ en laiton car j'ai quand même quelques doutes sur leur résistance à l'usure...

[Philippe Fontana]

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Il sera donc indispensable de coller les roues sur les essieux lors du montage définitif.
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Les roues de champs sont fixées sur les essieux par des vis sans tête de 1mm. Cependant, compte tenu de la fragilité de la résine, le serrage ne peut être que très léger et les roues de champ ont tendance à glisser sur l'essieu. La solution la plus simple va sans doute être de coller ces roues de champ sur un moyeu en laiton avec un filetage en bonne due forme, voire de refaire complètement ces roues de roue de champ en laiton car j'ai quand même quelques doutes sur leur résistance à l'usure...

impressioné par la finesse des usinages ...
Comme tous j'ai le pb de la tenue des roues et pignons sur les axes et j'aime bien que ce soit démontable. Ceci dit comme je pratique essentiellement le G il y a de la place !

J'ai abandonné les vis sans tête M1.6 pour du M2 car je n'arrivais pas à serrer suffisamment ... (comment peut-on le faire avec du M1 ?)
Je profite de la place et de l'impression 3D pour faire 3 trous à 120° et en biais pour pouvoir passer la clé.

En plus je réalise un plat sur l'axe et je serre sur cette zone, ça évite les glissement en rotation et en translation. un plat pour une des trois vis est suffisant, les 2 autres permettent d'éviter désalignement et déformation.

En ce qui concerne la roue de champ je crains que le pignon la mange rapidement, mais on peut avoir de bonnes surprises !

[netmetrique]

J'ai abandonné les vis sans tête M1.6 pour du M2 car je n'arrivais pas à serrer suffisamment ... (comment peut-on le faire avec du M1 ?)

 
M1,6 en IIm cela ferait M0,8 en Om. Tu vois qu'avec 1mm, je suis plus gros.... Et pour les serrer, simplement une clé allen de 0,7. Dans le laiton, cela se fait sans problème.
 

En plus je réalise un plat sur l'axe et je serre sur cette zone, ça évite les glissement en rotation et en translation. un plat pour une des trois vis est suffisant, les 2 autres permettent d'éviter désalignement et déformation.

 
Ton système avec 3 vis à 120° me parait un peu disproportionné pour du Om. Généralement, j'alèse les engrenages à 1/100 de moins que les axes (L'Octant livre sur commande les alésoirs machines par 1/100) de telle sorte que l'engrenage entre à glissement juste doux sur l'axe. Il n'y a donc qu'un désalignement très faible de l'engrenage par rapport à l'axe lors du serrage du fait de la force radiale. Pour le méplat c'est aussi ce que je fais habituellement. Mais j'attends le montage finale pour le faire pour être sûr de la position précise de l'engrenage sur l'axe.

[Fr. Tavernier]

Eh bien, encore un fil que j'avais totalement loupé...

Superbe travail Bernard, comme toujours ! 

Que dire de plus ? les innovations sont toujours très intéressantes, notamment avec la 3D...Bravo une fois de plus !

[netmetrique]

Un tout petit peu temps libre du fait de l’arrêt des travaux en ce mois d'aout et surtout quelques jours de calme entre les divers séjours des enfants pour leurs vacances m'ont permis de me remettre un peu à mon Carde.
   
Je me suis attaqué aux sièges.
   
Dans un premier j'avais pensé réaliser des assises par impression 3D collées sur une armature en fil de maillechort. Par paresse, je me suis finalement dit que tout ça devait pouvoir venir directement en impression.   
 

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Mais je ne devais pas avoir l'air très clair car je me suis planté dans le nombre de sièges à imprimer et il manque 2 ! Il va donc falloir que je ressorte l'imprimante que j'avais soigneusement nettoyé et rangé...