L’impression 3D en pratique

Ces dernières années, on a pu constater une importante croissance des applications de fabrication numérique directe. Durant cette période, les fabricants ont réalisé de substantielles économies de temps et d’argent en introduisant l’impression 3D dans leur processus de fabrication traditionnelle. La technologie d’impression 3D ayant considérablement évolué, il existe désormais différents types de systèmes sur le marché, allant des machines d’entrée de gamme de bureau aux imprimantes 3D haut de gamme multi-matériaux et en couleurs. Andy Middleton, directeur général de Stratasys EMEA, nous présente sa gamme complète d’imprimantes 3D conçues pour répondre exactement aux besoins des entreprises.

Les méthodes de fabrication traditionnelle ont toujours suivi un processus soustractif, utilisant des technologies de découpe et de moulage pour créer un nombre limité de structures et de formes creuses et complexes qui doivent être composées de plusieurs pièces puis assemblées. La conception peut, dans certains cas, prendre des jours ou même des semaines et coûte en général très cher. Il peut être tout aussi difficile et long d’y apporter des changements ou des modifications.

Nous constatons déjà que les entreprises adoptent l’impression 3D pour la production personnalisée de pièces légères et résistantes, ce qui est impensable avec les techniques de fabrication précédentes. Par exemple, un de nos clients, le fabricant de fusées United Launch Alliance (ULA), imprime désormais en 3D des composants pour fusées prêtes à voler afin de remplacer de nombreuses pièces métalliques. Au moyen d’un matériau thermoplastique FDM avancé, l’ULTEM 9085, United Launch Alliance a pu consolider 140 pièces fabriquées de façon traditionnelle en un seul assemblage complexe de 16 pièces, permettant ainsi de réduire de façon considérable les coûts et les risques liés au processus de fabrication. En fait, l’entreprise prévoit déjà de réduire de 50 % les coûts de production de ses lanceurs en utilisant davantage la fabrication additive dans les applications de fabrication traditionnelle.

Si on considère à présent les gabarits et les fixations, ces outils de fabrication passent généralement inaperçus mais ils sont en fait essentiels à la production. Volvo Trucks a récemment déclaré qu’en utilisant la technologie FDM Stratasys pour la production de ces outils de fabrication, les délais de production ont été réduits de 94 % par rapport aux méthodes traditionnelles. La société a ainsi pu ramener de 36 à deux jours les délais de conception et de fabrication de certains outils habituellement produits en métal, en utilisant le thermoplastique ABSplus avec le système de production Fortus 3D de Stratasys.

Des économies de coût et de temps similaires sont désormais possibles grâce aux moules d’injection. Certains de nos clients ont constaté une réduction des délais de production pouvant aller de 70 à 95 % et une réduction des coûts de 40 à 90 % grâce à l’utilisation de la fabrication additive pour la production de moules d’injection en petit volume.

Le fournisseur allemand de pièces pour l’électroménager, Seuffer, est un bon exemple. L’entreprise peut concevoir des prototypes du moule d’injection en quelques jours puis les imprimer en 3D en moins de 24 heures afin d’évaluer la pièce. Il aurait fallu auparavant huit semaines pour fabriquer l’outil en métal au moyen du processus CNC classique, ce qui constitue une réduction impressionnante. Par ailleurs, la société aurait dû payer 40 000 euros pour un outil conventionnel, alors qu’un outil imprimé en 3D coûte moins de 1 000 euros, ce qui représente une économie considérable de 97 %.

Pour les concepteurs, les ingénieurs et les chefs de produit, la plus-value de l’impression 3D pour le prototypage rapide ne fait aucun doute. Cependant, malgré ce fait évident, la direction et le département de comptabilité ne perçoivent pas toujours clairement les avantages qui justifieraient un tel investissement. Il existe donc un certain nombre d’aspects à prendre en compte si vous souhaitez investir dans la technologie 3D.

Comment définir précisément la technologie la mieux adaptée à votre application ?

Les technologies de modélisation par dépôt de fil en fusion (FDM) et PolyJet sont les technologies d’impression 3D les plus pointues et les plus efficaces du marché. Elles sont adaptées à tous les budgets, depuis les appareils de modélisation de bureau jusqu’aux machines industrielles grand format et peuvent produire toute une palette de pièces, allant des modèles précis et finement détaillés aux pièces de production durables. Bien qu’ayant des avantages communs en termes d’applications et de facilité d’utilisation, ces deux technologies sont aussi différentes qu’uniques. En comprenant leurs différences, vous serez en mesure de choisir la technologie appropriée pour votre application, adaptée à vos exigences et à vos contraintes.

PolyJet

Le principe de fonctionnement de la technologie PolyJet est tout à fait semblable à une imprimante jet d’encre 2D. Cependant, là où l’impression 2D utilise de l’encre, l’impression 3D, quant à elle, injecte une résine de photopolymère liquide qui durcit aux UV couche par couche. Après l’impression d’une fine couche de matériau, le processus se répète jusqu’à la formation d’un objet 3D complet.

L’importance de l’aspect de la pièce terminée dépend en grande partie de son utilisation. Pour le modelage de concepts et le prototypage avancé, le fini de surface et l’esthétique peuvent avoir leur importance. La capacité de PolyJet à créer des pièces aux exigences de complexité et de précision élevées en fait un excellent choix pour ce type d’applications. La gamme d’imprimantes 3D PolyJet Connex3 utilise une technologie d’impression 3D unique au monde, capable de produire des pièces multi-matériaux en couleurs en une seule impression. Grâce à une combinaison pratiquement sans limite de matériaux en couleurs, rigides, flexibles et transparents, les concepteurs peuvent obtenir les caractéristiques d’une pièce assemblée sans assemblage ni peinture, ce qui représente un gain de temps significatif.

FDM

La technologie FDM utilise un filament en thermoplastique fondu qui ressort de la tête d’impression. Une fois extrudé en fine couche, le matériau est immédiatement exposé aux températures élevées de la machine et déposé sur la plate-forme. La tête de la machine répète ce processus jusqu’à la formation d’une pièce complète.

La technologie FDM repose sur la capacité à produire des pièces extrêmement durables pour des tests fonctionnels et qui sont, la plupart du temps, directement utilisés dans des applications finales. Si vos applications requièrent des thermoplastiques réels fonctionnels et durables, FDM est la plate-forme qu’il vous faut. Une gamme de treize matériaux, allant du plastique ordinaire comme l’ABS et l’ASA aux résines de pointe ULTEM™ 9085 et 1010. Les options en termes de matériaux incluent : antistatique, classification FST (flamme, fumée et toxicité), résistance chimique et résistance aux très hautes températures, et garantie de conformité du matériau d’impression 3D pour avions, approuvé par la FAA. La FDM peut également réaliser des modèles solubles pour certaines fabrications particulières.

Chaque technologie a ses points forts et ses limites, il suffit de déterminer de quelle façon la pièce sera utilisée pour choisir la technologie la plus adaptée. Si vous cherchez une technologie de pointe haute résolution pour vos pièces ultrafines, PolyJet est la solution qu’il vous faut. Cependant, si la durabilité et le fonctionnement dans des conditions extrêmes sont importants pour vous, la technologie FDM est celle qu’il faut adopter.

En interne ou en sous-traitance ?

Le secteur de l’impression 3D a considérablement évolué. La disponibilité d’une nouvelle génération d’imprimantes 3D de haute qualité à des prix abordables discrédite désormais l’argument financier. L’impression 3D en interne comporte une foule d’avantages opérationnels et commerciaux et représentent de réels facteurs décisifs pour une entreprise. Parmi ces avantages, on trouve : des coûts réduits, des délais de commercialisation accélérés, un avantage concurrentiel, moins de défauts de fabrication, plus de confidentialité, une meilleure qualité et une meilleure précision du modèle.

En tant que leader de l’industrie, notre responsabilité est de travailler en étroite collaboration avec les clients afin qu’ils identifient les potentielles applications de cette technologie qui ont peut-être été négligées dans le but d’améliorer le rapport coût/avantage de leurs produits. Les sociétés qui souhaitent tester cette technologie sans frais de démarrage doivent envisager de collaborer avec un prestataire local de services d’impression 3D.

Les gains de temps et d’argent sont des arguments clé pour l’intégration de l’impression 3D dans le processus de développement des produits. Pourtant, certaines entreprises ont besoin de cette technologie en interne pour d’autres raisons. Pour les clients, la possibilité de générer des revenus en proposant des services d’impression 3D à moindre coût est un argument décisif qui les encourage à confier à ces agences des activités supplémentaires, comme, par exemple la fabrication. Certaines entreprises évaluent l’acquisition d’une technologie en interne par rapport au coût de sous-traitance des services correspondants. De nombreux clients ont constaté que leur solution interne offre des avantages supplémentaires considérables, notamment en ce qui concerne la confidentialité de leurs conceptions. Nos clients ont également trouvé en leur imprimante 3D d’autres utilités dont ils ne soupçonnaient pas l’existence.

Il est aisé de comprendre, que, quel que soit l’objectif que poursuit une entreprise, l’intégration de l’impression 3D dans le processus de développement de ses produits, présente de nombreux avantages. Nul doute que cette technologie saura séduire les industriels.

N° 68A septembre 2015