Il n’est pas toujours simple de se retrouver dans le monde de l’impression 3D et ces technologies ne répondent pas à tous les besoins exprimés. Finalement, elles ne sont pas polyvalentes, plutôt lentes, un post-traitement peut-être nécessaire et certaines, ont un prix d’acquisition élevé. Et pourtant, nous sommes convaincus, et l’expérience nous l’a montrée, qu’une imprimante 3D y compris à moins de 5000€ est un bon choix pour pratiquement toutes les entreprises qui réalisent du développement produit ou ont un outil industriel (ligne de montage manuelle ou automatique, process de mise en forme).
Démonstration avec les KPI (Key Performance Indicators) ou indicateurs Industriels :
Les KPI industriels suivent très souvent les éléments suivants :
- INDUSTRIALISATION : En phase de développement, l’enveloppe économique allouée et le temps d’industrialisation.
- PERFORMANCE MACHINE : Nombre de pannes machines, disponibilité machine,…. Ces indicateurs mesurent la performance homme/machine/atelier.
- QUALITÉ : Taux de rebuts et temps de retouche. Il s’agit de suivre la qualité et capacité à fabriquer de bonnes pièces.
- CONDITION DE TRAVAIL : Taux d’accidents de travail, absentéisme et condition de travail.
- LOGISTIQUE : Nombre de jours de stock, temps de production,…
Ce dernier, nous ne le développerons pas, même s’il peut être complètement impacté dès que l’impression 3D devient un outil de production.
Que peut apporter une imprimante 3D dépôt de fil dans une usine ?
Note : 3 exemples présentés ci-dessous ont été réalisés par des machines ayant un prix supérieur à 5000€ mais l’objectif de cet article est d’inspirer le lecteur. Il y a peu de publications sur des cas industriels et nous souhaitions présenter des exemples concrets qui peuvent se décliner sur d’autres cas imprimables avec une machine dépôt de fil.
Dans la phase d’industrialisation, une imprimante 3D dépôt de fil peut être :
1- Un complément à la conception (CAO), simulation 3D pour valider un correct assemblage
Pour éviter les pannes, dans la phase de développement, il faut vérifier le couple/produit process ; il existe de nombreux outils dont l’AMDEC, les simulations numériques… Réaliser des pièces prototypes avant de lancer des outils séries permet de vérifier efficacement les process. Nous avons rencontré un fabriquant de fenêtre aluminium qui imprimait les pièces de liaison du cadre avant de lancer les outils d’injection plastique pour vérifier le montage. La CAO ne permet pas toujours d’identifier toutes les interférences ou les difficultés de montage. Avoir entre les mains les pièces avant les pré-séries permet souvent de rendre plus robuste le process et d’éviter les modifications une fois les outils terminés.
Conclusion – Impact important sur les indicateurs suivants :
- INDUSTRIALISATION : Coût de vérification économique faible avec résultat certain
2- L’impression 3D comme outil temporaire de mise au point
Ci-dessous l’exemple de Catec (centre de recherche aéronautique) qui avant de lancer en usinage les supports définitifs a fait plusieurs essais avec des supports imprimés en 3D. La solution pour positionner le pistolet d’encollage et les profilomètres (pour le contrôle de la qualité des cordons) n’était pas évidente ; les itérations de conception avec différentes structures imprimées en 3D a permis de déterminer une solution fiable.
L’impression 3D permet également de produire des outils petites séries/faible cadence avant de lancer le process définitif, par exemple, des outils de thermoformage, des plaques modèles de fonderie, ….Les limites de l’exercice en dépôt de fil : très forte pression, haute température ou tolérance de fabrication au micron.
Conclusion – Impact important sur les indicateurs suivants :
- INDUSTRIALISATION : test réaliser avec coût faible
- PERFORMANCE MACHINE : process fiabilisé après de multiples tests
- QUALITÉ : contrôle qualité rendu robuste
Ensuite dans les étapes de montée en cadence ou de production série, il faut suivre les indicateurs industriels et les améliorer. Ci-dessous quelques exemples d’utilisation de l’impression 3D à leur service.
3- L’impression 3D comme outil d’aménagement de poste et d’amélioration continue (entre autres avec une dynamique 5S)
Ci-dessous 2 exemples de rangement :
- Le premier n’est pas industriel mais montre comment on peut ranger plusieurs outils dans un petit espace
- Le second : le porte « lamelle » a été adapté à la forme de la machine et placé au mieux pour l’opérateur.
Autre exemple : pour simplifier l’opération de meulage, il est possible de réaliser un support afin de fixer le corps de la meuleuse et positionner en hauteur l’outil abrasif.
En partant de cet exemple, on peut imaginer fixer la meuleuse ou un autre outil dans toutes les positions que l’on souhaite.
Conclusion – Impact important sur les indicateurs suivants :
- INDUSTRIALISATION : Simplifier la réalisation d’aménagements de poste et les réaliser sur mesure. Solution produite à moindre coût
- PERFORMANCE MACHINE : aménagement de poste optimisé pour gain de temps d’opération
- CONDITION DE TRAVAIL : Poste plus ergonomique
4- Réalisation d’outillage sur mesure :
Ci-dessous 3 exemples concrets d’outillage :
Appuis de serrage sur main robotisé (adaptation simple à la forme de la pièce à prendre). Exemple d’ECPI.
Guide de perçage pour pièce rotomoulée (l’outil a été dessiné pour s’adapter au volume de la pièce à percer ; autre intérêt : le support n’est pas agressif, léger et on peut ajouter des canaux d’aspiration de copeaux).
Conclusion – Impact important sur les indicateurs suivants :
- PERFORMANCE MACHINE : simplifier la réalisation de nouveaux outillages et de tests en production lorsque les éléments existants ne donnent pas satisfaction
- CONDITION DE TRAVAIL : Poste plus ergonomique avec des outils sur mesure et léger
5- Solution de dépannage – Possibilité de réaliser des pièces défectueuses d’un jour à l’autre
Quand une pièce est cassée, l’impression 3D permet souvent de réaliser des pièces de rechange dans des délais très courts et à des prix très compétitifs.
Support cassée : reconception en 1h et impression en 4h
Conclusion – Impact important sur les indicateurs suivants :
- PERFORMANCE MACHINE : temps d’immobilisation machine réduit avec réalisation des pièces de rechange d’un jour à l’autre (les pièces imprimées étant définitives ou temporaires en attente de recevoir une pièce constructeur).
6- L’impression 3D au service de la qualité :
L’impression 3D ne sera pas toujours le meilleur moyen pour des gabarits de contrôle très précis (sauf si on assemble des pièces usinées et une structure imprimée) mais peut être très utile dans des cas simples qui peuvent se multiplier dans les usines :
Réalisation de Go – No Go, Entre ou N’entre pas (exemple Volkswagen)
Support de moyen de contrôle (Exemple de Materialise)
Outil de post-traitement sur mesure : outil d’ébavurage rétractable réalisé par Realsys.
Plus d’information, consulter le site de : Realsys.fr
Conclusion – Impact important sur les indicateurs suivants :
- QUALITÉ : meilleur suivi qualité en réalisant des solutions de contrôle et retouche sur mesure et peu onéreuses
7- Ergonomie et sécurité
L’avantage le plus souvent mis en évidence de l’impression 3D est la possibilité de réaliser des formes complexes pour s’adapter au mieux à l’environnement, entre autres, celui du corps humain. On pense aux implants, aux prothèses mais également à des outils spécifiquement dimensionnés pour un individu.
L’autre avantage du dépôt de fil, ce sont les matières utilisées : des thermoplastiques. La densité de l’aluminium est de 2,7. La densité des thermoplastiques est comprise entre 1 et 1,3.
En imprimant, on peut également avoir des remplissages partiels des éléments (vs un bloc plein d’aluminium que l’on usine). En conséquence, une structure imprimée en 3D peut être de 2 à 10 fois moins lourde qu’une structure usinée en aluminium.
Quelques exemples :
Un outil d’assemblage pour positionner le marquage dans une ligne de production automobile (Exemple issu de : 3dhubs)
Poignée de précision pour mini-perceuse (allie ergonomie et sécurité)
Chaine de montage automobile : aide à la mise en place de cache plastique. L’opérateur utilise un gant et un outil (imprimé en 3D) recouvrant son pouce pour éviter d’exercer trop d’effort au moment de mettre le cache et de se blesser (tendinite, …).
Conclusion – Impact important sur les indicateurs suivants :
- CONDITION DE TRAVAIL : Poste plus ergonomique en proposant des solutions innovantes et à la fois simple
Conclusion :
Vous avez découvert quelques exemples. Il en existe des milliers. Libre cours à l’imagination !
Un autre intérêt important à préciser : celui que nous avions évoqué dans l’article 10 leçons sur l’impression 3D issues d’un témoignage de Volkswagen ou le potentiel d’une “simple” imprimante 3D : « Dès que l’on prend conscience du potentiel et de la liberté qu’offre une imprimante, on peut créer une dynamique impliquant toutes les équipes afin d’augmenter la productivité, travailler sur l’ergonomie des postes, mieux contrôler ses produits, dépanner plus rapidement. ». Une imprimante permettant de concrétiser rapidement et à faible le coût les idées de tous, peut effectivement être un outil fédérateur.
Une imprimante dépôt de fil à ces limites mais comme vous le voyez, elle peut déjà être un outil formidable dans une usine au service des performances industrielles et également un point de départ à l’utilisation de l’impression 3D en général. Avoir pris conscience du potentiel de ces machines FDM, permettra de mieux comprendre les autres technologies additives qui peuvent apporter d’autres valeurs.
Cylaos a pour vocation de partager son expérience industrielle et d’utiliser tout le potentiel de la 3D. N’hésitez pas à nous contacter pour savoir si nous pouvons vous aider dans votre mutation 3D avec comme première étape, une phase d’analyse et de test. Nous pourrons vérifier si une imprimante 3D peut répondre à vos besoins et si la réponse est « Oui », vous accompagner au quotidien dans son utilisation.
Pour en savoir plus sur notre vision de l’impression 3D, échanger sur le retour sur investissement de ces technologies ou découvrir nos produits et modules de formation, n’hésitez pas à nous contacter
Auteur : Jean-Michel
Ingénieur Arts et Métiers, passionné par le potentiel de la fabrication additive, j’ai cofondé Cylaos après 15 ans en France et à l’étranger dans la direction de projets automobiles. L’objectif de Cylaos est d’offrir un catalogue produit et des services toujours plus innovants pour répondre aux différentes attentes des professionnels ; notre première mission est la communication, ce que nous faisons avec plaisir. Par ailleurs, amateur de voile, vous pourrez me croiser sur les côtes sud bretonnes.
