Le fabricant utilise la technologie plasma pour couper le tube des cages roulantes de VTT

Apr 12, 2023

L'une des dernières constructions de Travis Snider est une monoplace avec le moteur et la transmission montés à côté du conducteur. Une fois terminé, il aura des essieux super résistants Ford, et l'avant et l'arrière s'orienteront tous les deux à 50 degrés. Le châssis a pris environ une journée pour couper, plier et souder par points, a déclaré Snider.

Dans un environnement de fabrication dominé par les tôles et les plaques, les produits tubulaires posent plus que quelques défis de fabrication. Plier, couper, souder, tout est plus compliqué lorsqu'on travaille autour d'une circonférence que lorsqu'il s'agit d'une surface plane et de lignes droites. Pourtant, les tubes sont cruciaux. Bien qu'ils ne soient pas utilisés aussi largement que les feuilles et les plaques, ils sont presque partout dans la fabrication, utiles pour leur rapport résistance/poids et pour diverses autres raisons.

Longtemps pilier de la construction de véhicules de toutes sortes, y compris les véhicules tout-terrain, le tube est un matériau idéal pour les cadres, divers composants structurels et mécaniques et les cages de sécurité. Lorsqu'il est utilisé pour construire la structure d'un dragster à haut carburant, la combinaison de résistance et de poids du tube permet au coureur d'atteindre 330 MPH sur une courte distance, à seulement 1 000 pieds, sans succomber au stress de la course (généralement). Un tube plus lourd dans une configuration différente fournit le cadre et le système de protection contre le retournement (ROPS) pour un bulldozer, même un énorme Caterpillar D11, qui pèse 230 000 livres.

Certes, une utilisation hors route plus courante pour les produits tubulaires est la fabrication d'une soupe alphabétique de véhicules utilisés par les consommateurs : véhicules utilitaires sport, véhicules tout-terrain, véhicules utilitaires, véhicules utilitaires récréatifs, véhicules récréatifs hors route, côte à côte et véhicules utilitaires tout terrain polyvalents (SUV, VTT, UTV, RUV, ROV, SxS et MOHUV). Conçus pour accélérer sur les dunes de sable, négocier des parcours périlleux jonchés de rochers et de bûches, ou participer à des courses d'escalade éprouvantes, la plupart de ces véhicules nécessitent un ROPS.

La question de savoir si le ROPS d'origine installé en usine dans un tel véhicule est suffisamment solide est un sujet de débat, abordé par le passionné de tout-terrain Travis Snider. Propriétaire et fondateur de WelderD, un fournisseur de cages de sécurité de rechange, il est en mesure de se prononcer sur la question. Ingénieur professionnel ayant passé 17 ans chez The Boeing Co., il connaît bien les matériaux, leurs atouts et la conception structurelle. Ses doutes sur le ROPS d'origine proviennent du matériau et de la méthode d'assemblage ; dans de nombreux cas, la paroi du tube est trop légère et les cages sont maintenues ensemble par des attaches mécaniques.

"La plupart des cages côte à côte sont boulonnées ensemble pour rendre l'assemblage aussi simple que possible", a-t-il déclaré. "Les cages du marché secondaire sont aussi continues que possible. Un autre facteur est l'emplacement des joints. Sur de nombreuses cages d'usine, les joints sont pratiques pour la fabrication et l'assemblage, mais ne tiennent pas compte des chemins de charge structurels." En ce qui le concerne, la certification ROPS minimale qu'ils doivent passer n'est pas adéquate pour l'utilisation prévue de ces machines.

Il connaît une chose ou deux sur les contraintes et les chemins de charge. La connaissance de Snider des matériaux et des structures est telle qu'il a déjà eu un concert pour enseigner aux ingénieurs aéronautiques les tenants et les aboutissants des réparations de cellule sur le F15 Eagle, le vénérable chasseur de supériorité aérienne de McDonnell Douglas. Il est beaucoup plus grand que certains combattants et il a du punch. Les deux moteurs Pratt & Whitney F100 développent une poussée de 14 590 livres-pied et l'avion peut résister à des contraintes supérieures à 9 g. Des réparations de cellule sont nécessaires de temps à autre.

C'est le calibre de l'expertise que les consommateurs obtiennent lorsqu'ils achètent une cage de sécurité chez WelderD, qui se spécialise dans les cages assemblées et installées par des bricoleurs. L'entreprise coupe et plie les tubes, effectue des points de soudure et emballe les sous-ensembles dans des kits pour l'expédition.

"La plupart des passionnés de tout-terrain savent souder, nous expédions donc des kits non assemblés pour réduire les frais d'expédition", a déclaré Snider. Quiconque a déjà expédié une quantité quelconque de tubes sait que l'expédition de tubes signifie l'expédition d'air, et ce n'est pas rentable. L'expédition d'un assemblage en tube est bien pire, donc Snider expédie des kits qui peuvent être emballés un peu à plat.

Plier une feuille ou une plaque, c'est traiter une surface intérieure, une surface extérieure et un axe neutre ; plier un tube signifie plier sur toute la circonférence - une surface intérieure et extérieure à l'intérieur du coude (l'intrados), une surface intérieure et extérieure à l'extérieur du coude (l'extrados), et beaucoup plus de compression et d'étirement que lors du pliage d'un produit plat. Une mauvaise combinaison des caractéristiques du tube et du rayon de courbure peut entraîner des rides sur l'intrados et un étirement excessif et un affaiblissement ou une défaillance de l'extrados.

Pour le cintrage, Snider s'appuie sur une cintreuse Mittler Brothers, modèle MD-2500.

Il n'est conçu ni pour le confort ni pour la vitesse. Engrené bas et construit avec une garde au sol élevée, ce véhicule est conçu pour ramper sur presque tout sur son passage, ce qu'il fait bien.

"L'entreprise est locale, à seulement 25 miles, il est donc facile d'obtenir de nouvelles matrices", a-t-il déclaré. Pour la plupart, Snider s'appuie sur des tailles standard, mais la société fournit des matrices personnalisées sur demande. Cela aide dans l'autre domaine d'activité de Snider, la fabrication en sous-traitance.

Couper le tube pour les intersections peut également être difficile, selon les outils disponibles. Faire une coupe de selle sur une extrémité de tube à la main signifie souvent utiliser des gabarits faits maison et des outils d'atelier courants pour créer un contour à l'extrémité d'un tube qui correspond précisément à la surface du tube d'accouplement. Pour une intersection à 90 degrés, c'est difficile; pour une intersection de tout autre angle, c'est peut-être le processus le plus long et le plus incohérent de toute la fabrication métallique. Le montage et l'usinage du tube sont une possibilité, mais les processus thermiques ont tendance à être beaucoup plus rapides.

De temps en temps, Snider confie un travail de découpe au laser, mais la plupart du temps, il découpe des tubes en interne à l'aide d'un modèle Hypertherm, le découpeur plasma à air Powermax45 XP. Disponible dans un modèle monophasé de 240 V ou un modèle triphasé de 480 V, il produit jusqu'à 45 ampères et a une capacité de coupe manuelle recommandée jusqu'à 0,625 po d'épaisseur. Ça coupe vite aussi. Lors de la coupe d'un matériau de calibre sur une table CNC XY, il coupe environ 180 po/min.

Selon Snider, vous obtenez ce pour quoi vous payez et, dans certains cas, vous obtenez bien plus. Bien que son équipement n'ait pas eu besoin de beaucoup d'attention, il en a eu besoin d'un peu, et il a été plus que satisfait des réponses d'Hypertherm à ses demandes.

"Hypertherm a été irréprochable et a même aidé à diagnostiquer des problèmes de contrôle de la machine au début qui n'étaient pas de sa responsabilité", a-t-il déclaré. Il a également constaté que les consommables de l'entreprise en valaient la peine. Hypertherm sélectionne avec soin ses partenaires de la chaîne d'approvisionnement, ce qui garantit un approvisionnement constant en matières premières de haute qualité pour ses consommables, et utilise un logiciel de contrôle statistique des processus pour optimiser le processus d'inspection des consommables.

"Les consommables d'Hypertherm sont la seule voie à suivre, et une grande différence peut être constatée à la fois dans la qualité des coupes et la durée de vie des consommables par rapport aux contrefaçons bon marché", a-t-il déclaré.

"Je suis dans le tout-terrain depuis longtemps", a déclaré Snider. Après ses années chez Boeing et plusieurs autres emplois similaires, il a finalement décidé de transformer son passe-temps en une nouvelle phase de sa carrière, en lançant WelderD en 2019.

Démarrer une entreprise peu de temps avant qu'une pandémie mondiale ne frappe semble être de la malchance, mais ce n'était pas le cas. Dans un article résumant les ventes récentes de véhicules tout-terrain, MotorcylesData.com déclare que les ventes de certaines catégories étaient déjà robustes, ayant doublé de 2012 à 2020, et que la tendance à long terme a été poussée par un grand bond des ventes qui s'est produit après le début de la pandémie. Bien sûr, les entreprises de toutes sortes ont connu plusieurs très mauvais mois en 2020, mais le résultat a été plus d'argent dans les poches de nombreux consommateurs.

Les fermetures temporaires de nombreuses entreprises - restaurants, cinémas et tous les autres jugés non essentiels - signifiaient que de nombreux consommateurs avaient un peu d'argent supplémentaire à dépenser ailleurs. De nombreuses personnes se sont tournées vers les activités de plein air et divers types de véhicules tout-terrain se sont rapidement vendus. Et bien que Snider ne soit pas en affaires depuis longtemps, il a pris un bon départ. Ses ventes ont doublé en 2020 et ont encore doublé en 2021.

Bien que le travail principal de Travis Snider implique des arceaux de sécurité pour des marques et des modèles spécifiques, il s'implique également dans d'autres projets. Un projet personnalisé impliquait de couper le tube pour une chenille de roche entière. Un autre passionné de tout-terrain, Jason Hoffman, a proposé son propre design pour un crawler de taille junior pour sa fille.

La découpe au plasma CNC permet de découper rapidement des selles précises et des trous traversants pour les intersections de tubes.

"J'ai construit ma première Jeep quand j'étais au lycée", a déclaré Hoffman. "C'était probablement en 2004 ou 2005." Le marché du tout-terrain était encore un marché de niche pour les bricoleurs, a rappelé Hoffman. Les premiers véhicules utilitaires axés sur le travail existaient depuis un certain temps à ce stade, mais les conceptions n'étaient pas flashy. La plupart n'avaient pas l'air plus sportifs qu'une voiturette de golf. Le marché cible comprenait les éleveurs, les jardiniers et tous les autres travailleurs de plein air qui devaient couvrir beaucoup de terrain avec quelques outils ou fournitures. L'AMT (transporteur de tous les matériaux) de John Deere a été introduit en 1987, Kawasaki a présenté son Mule en 1988 et le Honda Pilot est sorti en 1989.

Les modèles récréatifs au look sportif étaient au coin de la rue. Yamaha a introduit le Rhino sur le marché en 2004 et Polaris a lancé le Ranger RZR en 2007, et il n'a pas fallu longtemps avant que le marché récréatif ne décolle.

Avance rapide jusqu'en 2019 environ, et Hoffman était intéressé par la construction d'un autre véhicule. Celui-ci serait un rock crawler pour sa fille. Il y a beaucoup réfléchi et a développé un design personnalisé.

Tôlier et soudeur de métier, et lui-même propriétaire d'un petit atelier de fabrication, Hoffman savait ce qu'il devait faire pour construire un rock crawler, mais il n'avait pas de machine capable de gérer cette quantité de tubes en temps opportun. Il connaissait déjà la découpe au plasma, utilisant une CNC Hypertherm Powermax85 pour le travail de tôle dans son propre atelier, alors quand il a trouvé WelderD, il était sur un terrain familier.

Le design devait être unique en son genre pour deux raisons. Tout d'abord, il devait être correctement mis à l'échelle pour s'adapter à un enfant, sa fille de cinq ans. Deuxièmement, il devait accueillir la transmission et le système de direction, qui sont pour le moins uniques.

"Le moteur et la transmission proviennent d'un Arctic Cat 2005. J'ai couplé la transmission à une boîte de transfert et des essieux que j'ai récupérés d'un vieux Suzuki Samurai", a-t-il déclaré. Il a mis au point un système de direction en utilisant des composants de voitures particulières mises au rebut.

"Sur un buggy, l'unité de direction est généralement montée devant l'essieu", a-t-il déclaré. "Sur la plupart des voitures, l'unité de direction est derrière." Il avait besoin d'une crémaillère et d'un pignon mis en place dans le bon sens et a découvert que la Chrysler 300 en avait une comme ça. Il l'a couplé à l'unité de direction assistée électronique d'un Saturn Vue.

Il a contacté Snider et a envoyé le dessin, qui était presque terminé. Lui et Snider ont échangé quelques e-mails et Snider a suggéré quelques changements, faisant partie de l'ingénierie de valeur que Snider fournit à tout client qui le demande. En peu de temps, ils avaient un design finalisé et Hoffman avait une fille très heureuse.

Cette adorable demi-pinte est rayonnante alors qu'elle montre le mini buggy que son père, Jason Hoffman, a construit pour elle. Hoffman a coupé la plaque de métal avec son Hypertherm Powermax85 automatisé. Travis Snider, propriétaire de l'atelier de fabrication WelderD, a effectué toute la découpe de tubes CNC avec un Hypertherm Powermax45 XP.