Réduire les délais de production de plusieurs mois avec l’impression 3D

Afin de répondre aux exigences de délais de ses clients, tout en maintenant un niveau de qualité optimal, Swift Engineering, spécialiste californien des matériaux composites, a fait appel à la technologie 3D Fortus de Stratasys pour des applications d’outillage sacrificiel.

En général, la fabrication d’outils sacrificiels pour des pièces composites implique un processus à plusieurs étapes, qui se traduit parfois par des délais et des coûts extrêmement élevés. Depuis une trentaine d’années, les matériaux composites occupent une place toujours plus importante dans de nombreux secteurs de l’industrie, pour des applications qui exigent de hautes performances sans le poids associé aux matériaux métalliques. Pendant tout ce temps, de nombreux progrès ont été accomplis, mais la production de pièces critiques (et souvent complexes) avec des matériaux composites peut relever du défi, et exige des connaissances approfondies et spécialisées.

Innovation en évolution constante

Dans le domaine des matériaux composites, Swift Engineering Inc., implanté à San Clemente, en Californie, se trouve à la pointe. Depuis plus de trente ans, la société conçoit des pièces composites haut de gamme pour des clients très divers des secteurs de l’automobile, de l’aéronautique et de la défense. La société affiche ainsi une volonté constante de faire évoluer son approche innovante dans la fabrication de pièces composites et d’adopter les matériaux, les processus et les techniques les plus performants pour conserver sa place de leader du marché.

Grâce à un partenariat avec Stratasys et l’utilisation de ses imprimantes 3D Fortus, la dernière technique adoptée par Swift Engineering est la fabrication additive pour l’outillage sacrificiel. Souvent négligées, les applications d’outillage se révèlent actuellement comme les plus efficaces de la fabrication additive, et Swift tire parti de ce bénéfice, entre autres nombreux avantages.

De nouvelles règles du jeu pour l’outillage

Swift Engineering utilise depuis longtemps la technologie FDM pour le prototypage et même pour certaines pièces de production finales, déclare Rick Heise, président et directeur de la stratégie de Swift. Plus récemment, l’équipe de Swift a utilisé avec succès l’impression 3D pour produire l’outillage sacrificiel requis par des pièces composites complexes. « Pour nous, les solutions de fabrication additive de Stratasys changent vraiment tout car elles nous permettent de réduire les délais et le coût de notre processus de production de pièces composites, sans aucun compromis sur la qualité ou le rendement » déclare Rick Heise.

La fabrication additive s’est avérée incontournable dès le début du processus de fabrication. Ainsi, Swift a pu supprimer les assemblages de plusieurs pièces, hautement chronophages et généralement associés à des approches d’outillage intégré, pour finalement réduire ses délais de production d’outils de 90 %.

Désormais, dès la conception de la pièce, l’outil sacrificiel en une seule pièce peut être conçu en parallèle, puis imprimé en 3D avec le matériau ST-130 de Stratasys, en employant des motifs de remplissage personnalisés capables de supporter des pressions de consolidation de plus de 90 livres par pouce carré. L’outil sacrificiel est ensuite facilement dissous après séchage, ce qui permet d’éliminer les processus secondaires et d’écourter le temps de fabrication de la pièce composite. Selon la complexité et la taille de la pièce, l’outil peut être fabriqué en quelques jours, voire souvent en moins de 24 heures.

Par rapport aux quatre à six semaines (parfois plusieurs mois) exigées par la fabrication traditionnelle pour un assemblage d’outil usiné ou en fonte, Swift atteint désormais des niveaux de flexibilité sans précédent. Ces gains de temps permettent non seulement à Swift de satisfaire les exigences des clients en réduisant ses délais, mais accroissent également sa liberté de conception et augmentent le nombre de cycles d’itération de produit, ce qui se traduit par des pièces aux performances améliorées et aux fonctionnalités innovantes.

Performances et délais de livraison améliorés

Kerry Dang, responsable de la fabrication chez Swift Engineering, déclare qu’un certain nombre d’applications clef de la société bénéficient de la solution d’outillage sacrificiel de Stratasys, notamment les conduits de freins, les prises d’air du capot, les bords avant et les lanterneaux. « Il s’agit de pièces creuses avec des géométries complexes qu’il faut sceller, précise-t-il. À titre d’exemple, le conduit d’air a été fabriqué au moyen de la procédure d’outillage sacrificiel par fabrication additive de Stratasys. Nous avons été en mesure de supprimer facilement l’outil sans laisser de marques de transition à l’intérieur de la pièce, car l’outil complexe est fabriqué en une seule pièce, ce qui exige un travail de post-production moins important ».

Nate Ogawa, directeur des services de développement du produit chez Swift, ajoute : « cette étape est critique pour obtenir une qualité de surface interne optimale et améliorer la fonctionnalité de la pièce, par rapport aux méthodes traditionnelles d’outillage sacrificiel qui utilisent plusieurs pièces assemblées pour obtenir les mêmes formes ». Fort de la réussite résultant de l’utilisation de la solution d’outillage sacrificiel de Stratasys chez Swift Engineering, Nate Ogawa déclare : « nous recourons de plus en plus à la fabrication additive dans les applications pour lesquelles les délais sont critiques ». Et chaque fois qu’elle le fait, l’entreprise a la satisfaction de voir ses clients obtenir leurs pièces composites innovantes plus vite et plus efficacement.

❝« Les solutions de fabrication additive de Stratasys représentent un bouleversement profond dans la mesure où celles-ci nous permettent de réduire le temps et le coût de notre processus de production de pièces composites, sans aucun compromis sur la qualité ou le rendement », Rick Heise/Swift Engineering ❞

N° 89 Mai 2017