Maintenant ou jamais: Volker fabrique une fraiseuse CNC

Au début, je me sentais tout petit. Face à l'ampleur de la tâche. Face à l'outil: la fraiseuse CNC! Rien qu'en prononçant le nom, on imagine l'outil complexe, précis et professionnel. Cela fait rimer outil et ordinateur, hardware et software. CNC signifie «Computerized Numerical Control», une fraiseuse commandée par ordinateur. Aujourd'hui, l'industrie ne peut plus se passer de ces fraiseuses – que ce soit pour l'usinage des métaux ou dans le secteur de l'ameublement. Et notamment lorsqu'il faut traiter de grandes quantités. Et ce que la fraiseuse CNC finit par fraiser – bois, aluminium, plastique – dépend de la fraise utilisée. Une fois alimenté par les données, le programme pilote la machine, détermine la vitesse, l'avance et la profondeur de coupe. En version industrielle professionnelle, une telle fraiseuse peut facilement atteindre les 100 000 euros, mais elles sont également disponibles pour les bricoleurs. Ce que j'ai découvert plutôt par hasard, c'est qu'on peut s'en fabriquer une soi-même. Et en comparaison, à un prix abordable. Dans un atelier comme celui que propose Birgit Hellendahl par exemple. Comme j'ai toujours voulu construire mes propres meubles ou une plateforme fraisée avec précision pour mon break, je me dis: super, je vais faire ça.

Birgit vient des environs de Cologne. Membre de la DingFabrik, un atelier ouvert de la région, elle a construit elle-même en 2014 une fraiseuse dite de Meyer en suivant les instructions d'un magazine spécialisé, puis l'a fait évoluer pour l'adapter à ses besoins. Et comme de plus en plus de personnes lui demandaient si elle pouvait les aider à construire une telle fraiseuse, elle a monté un workshop qu'elle dirige maintenant dans différents endroits en Allemagne.

Je participe à l'atelier de Kirchheim unter Teck près de Stuttgart. Par un matin d'été, je me trouve dans un grand atelier, accompagné de cinq autres mécaniciens fraiseurs. L'atelier appartient à Andi, entrepreneur et ancien participant du workshop. Pendant que nous nous affairons à la construction de nos fraiseuses, il fraise des meubles pour le van qu'il est en train d'aménager. À nos côtés se trouvent Birgit, Alois et Marian. Alois est expert en construction, Marian, lui sa spécialité, c'est l'électronique. Le trio nous dirige. Et c'est nécessaire. Je me rends vite compte que la fraiseuse CNC14 est une construction complexe composée d'axes avec transmission par courroie à poulies, de moteurs et de beaucoup d'électronique. Comme la plupart des gens, je construis une grande fraiseuse CNC14.

Étape 1: Z avant X

Le premier jour est principalement consacré à la construction des trois axes qui vont composer la CNC14. Il s'agit des axes X, Y et Z. Sur l'axe Y, la fraiseuse se déplace d'avant en arrière, sur l'axe X, elle se déplace latéralement vers la droite ou la gauche, et enfin sur l'axe Z, elle monte ou descend. Les dimensions des axes déterminent la zone de travail et donc la largeur, la longueur et la hauteur maximales de la pièce à usiner. «La zone de travail mesure 54,5 cm de large, 110 cm de long et 13 cm de haut», explique Birgit. Mais j'oublie aussitôt les chiffres, car je ne pense qu'à une seule chose: me lancer enfin. Tout est prêt sur mon établi: le bois, les rails en aluminium, un rouleau de courroies, des câbles, trois moteurs, le moteur de la fraiseuse, plusieurs coupelles avec des vis et une caisse entière avec encore plus de vis, de rondelles et d'écrous.

Je commence par l'axe Z. J'assemble un caisson à partir de planches de bois découpées sur mesure, à l'intérieur duquel se trouvera le moteur (un moteur par axe) et à l'avant duquel le moteur de fraisage sera fixé, avec une caméra à côté. Cette caméra, c'est Alois, l'homme en charge de la construction et de la mécanique, qui l'a développée. Elle permet de déterminer le «point zéro» exact à partir duquel la fraise doit faire son travail.

De mon point zéro dans la construction de fraiseuse, je commence par percer, fraiser et visser. C'est la triade du premier jour. Inlassablement, je suis le plan: prendre des pièces. Percer des trous ou approfondir des trous prépercés à la fraise, enfoncer des vis proprement. Le plan a été élaboré soigneusement. Birgit, et ce jour-là surtout Alois expliquent les étapes, nous construisons. Avec patience et harmonie. D'abord la tête, puis le boîtier de l'axe Z. Nous fixons les rails et les roulements sur lesquels l'axe va monter et descendre. «Des guides linéaires supportés par des arbres», c'est le nom correct, la base des rails est en aluminium, les arbres sont en acier.

Étape 2: les axes doivent être en place

Après la «tête» (axe Z), c'est au tour du «bras» (axe X) et des «jambes» (les deux tiges de l'axe Y) de la CNC14. Pour moi, place à la mesure. Marquer. Prépercer. Fraiser. Visser. Il est impératif que les deux parties en bois de l'axe Y soient ajustées exactement sur la plaque de base et vissées fermement. Ensuite, les rails en aluminium, appelés «rails linéaires», sont fixés aux axes X et Y et alignés. À l'aide d'un gabarit métallique, je m'assure encore et encore que les écarts sont bien corrects. Il y a là quelque chose de presque méditatif.

Étape 3: fixer le moteur, poser les courroies

On débute le deuxième jour en assemblant les trois axes. Cela signifie qu'on place la fraiseuse sur les rails. Je vérifie à nouveau que tous les axes fonctionnent proprement et sans à-coups, je place l'axe X perpendiculairement sur les deux rails de l'axe Y, puis l'axe Z avec sa tête sur l'axe X. C'est bon, il y a de l'air et pas de secousses.

Ensuite, je monte les quatre pièces d'extrémité de la fraiseuse aux extrémités de l'axe Y. Viennent ensuite des butées mécaniques qui sont vissées à chaque angle. Elles déterminent là où doivent s'arrêter les déplacements des axes. Puis je monte les moteurs, un pour chaque axe. Et les courroies. La CNC14 est conçue de telle sorte que les axes Y et X sont entraînés par des courroies qui passent sur des engrenages et fonctionnent comme une poulie. Alois me montre comment poser les courroies. Il faut les enfiler, les passer autour des dispositifs de direction, puis les serrer. Nous sommes samedi midi, c'est la mi-temps. La construction de base est prête.

Étape 4: des câbles, des câbles toujours des câbles

Pour la mécanique, c'est bon. À présent, place à l'électronique. Marian, le spécialiste de cette partie, distribue une feuille A4 avec au recto un «plan de raccordement» et au verso le «câblage de la chaîne énergétique». Il faut d'abord poser les guides des chaînes énergétiques. Il s'agit de boîtiers en plastique noir qui font penser à des chaînes de bulldozers. Une chaîne est vissée sur l'axe X, l'autre latéralement, à côté de la tige de l'axe Y, au bout de laquelle se trouve le moteur. Je fais passer un câble après l'autre proprement à travers les boîtiers: câble moteur, câble de commande. Marian a fabriqué une aide pour cela: un long fil de cuivre avec un œillet. Très pratique. Et très populaire auprès de tous les participants de l'atelier.

Puis on passe au travail de précision électronique. Le bloc d'alimentation, le circuit imprimé avec les connexions, le «jumper», un dip switch, les moteurs des trois axes – je câble tout selon le plan. Marian fait le tour chez tout le monde pour un dernier contrôle. Ça marche. Tout est correctement câblé. Sous sa supervision, nous réglons les interrupteurs de fin de course qui empêchent la fraiseuse d'aller là où elle n'est pas censée aller. À la fin du deuxième jour, le grand moment: je branche le courant. La fraiseuse se déplace. Elle se déplace vers le haut, le bas, la droite et la gauche. Nous avons bien mérité le barbecue qui fait partie intégrante du workshop.

Étape 5: découverte du logiciel et de l'outil

Dimanche matin, troisième jour: introduction au logiciel. Nous sommes assis dans l'atelier devant un beamer. Quels sont les logiciels disponibles, qui conviennent à quel usage? Je me rends vite compte que c'est un domaine très vaste. Et ce n'est qu'un début. Birgit m'aide à installer Inkscape sur l'ordinateur portable, un logiciel open source avec lequel on peut créer des graphiques vectoriels. Et Estlcam, un logiciel de FAO pour les débutants, adapté au fraisage avec jusqu'à trois axes. Nous apprenons également quelles sont les fraises disponibles et celles que nous devons utiliser pour commencer. Ensuite, on usine une première pièce pour essayer. Cela doit être un panneau. N'importe quel type de panneau. Notre photographe se manifeste. C'est l'anniversaire de sa fille. Et elle a un poney. Je pourrais peut-être usiner un panneau pour l'écurie. Pour un premier essai? Un cadeau? Pourquoi pas!

Je sélectionne un «V-Grooving & Signmaking Bit» qui permet de fraiser à angle droit. Ensuite, j'utilise la caméra pour déterminer le point zéro pour la planche de bois et je la fixe avec deux serre-joints à vis. Sur l'ordinateur, j'utilise Estlcam pour entrer exactement ce que je veux que la fraise découpe dans la pièce. Je sauvegarde le fichier. Et j'appuie sur Démarrer. La fraiseuse démarre, l'axe Z s'abaisse, la fraise tourne et effectue sa danse sur la planche. Magique. Je souffle sur la sciure et vois apparaître la tête de l'animal, puis la crinière. Exactement comme je les ai dessinées dans le programme. Je peux donc m'attaquer à mes propres projets. Ma CNC fonctionne. Sur mon balcon, il me manque une table sur mesure depuis belle lurette – mais plus pour longtemps.