Caldwell Manufacturing

INTÉGRER LA FABRICATION ADDITIVE MARKFORGED POUR LA R&D, L'OUTILLAGE ET LA PRODUCTION DE PIÈCES FINALES

Caldwell Manufacturing est un fabricant mondial de quincaillerie pour portes et fenêtres basé dans le nord de l’État de New York. « Nous sommes un partenaire d’approvisionnement intégré », déclare Eric Mertz, PDG de Caldwell Manufacturing. « Les ressorts qui maintiennent une fenêtre ou une porte ouverte, la quincaillerie, les serrures, les loquets, toute la quincaillerie mécanique qui fait fonctionner une fenêtre ou une porte, c’est ce sur quoi nous nous concentrons. »

L’entreprise a été fondée en 1888 et a passé les premières de ses années en tant qu’entreprise de fabrication de produit de quincaillerie. Dans les années 1920, l’entreprise se diversifie dans les produits liés au bâtiment. Caldwell livre désormais à des milliers de clients dans 70 pays différents et possède des usines aux États-Unis, au Royaume-Uni, en Inde et au Mexique. L’équipe est responsable de tout, de l’idéation de la conception au produit final – elle développe et commercialise les composants de Caldwell tout en créant simultanément les moules d’injection, les ressorts, etc.

Réduire significativement les délais de réalisation des outillages

Pour toute pièce de quincaillerie de fenêtre ou de porte qu’elle fabrique, l’équipe de Caldwell doit également fabriquer des fixations, des fixations d’assemblage et des fixations anti-erreurs, qui ont toutes été conçues en interne et découpées dans de l’acier par un fournisseur tiers.

La conception et le développement de l’outillage interne prenaient souvent jusqu’à huit semaines, et certains composants devaient provenir de l’étranger, ce qui entraînait des cycles de développement de produits allant de 6 à 12 mois.

Un seul dossier d’outillage nécessitait que les salariés demandent des devis externes ou des devis internes au sein du département outillage. Toute modification de l’outillage interne prenait du temps et était coûteuse, les améliorations devaient donc être importantes pour être justifiées. « Parfois, les entreprises finissent par se superposer à la bureaucratie », explique Mertz. « Et l’une des raisons pour lesquelles les gens quittent leur emploi est qu’ils ne se sentent pas connectés. Ils n’ont pas l’impression d’avoir l’autorité et les ressources nécessaires pour faire leur travail.

Lors de la réunion de planification stratégique de l’entreprise en 2010, les dirigeants ont examiné le type de technologies qui allaient être disruptive et ont unanimement convenu que l’impression 3D serait la clé de leur succès. En 2014, Caldwell a acheté sa première imprimante 3D plastique FDM. « L’impression 3D était une technologie que nous observions depuis quelques années », explique Mertz. « Les prix baissant, la décision d’achat a été encouragé. »

Eiger markforged logiciel de tranchage chez Cadwell

Initialement, l’imprimante a été intégrée pour le prototypage rapide, mais l’équipe s’est rapidement rendu compte que l’imprimante FDM ne pouvait que les aider à évaluer la forme et l’ajustement, mais pas la fonction.

Nous voulions reprendre le contrôle et itérer plus rapidement pour le développement de nos produits – Rick deNormand, Product Engineering Manager, Caldwell manufacturing

La plupart des pièces dont Caldwell Manufacturing avait besoin étaient en métal, et l’équipe a découvert que le filament d’imprimante 3D en plastique n’était pas adéquat pour tester la résistance de leurs pièces. « L’imprimante 3D plastique que nous avons embarquée a vraiment résolu une grande partie de nos besoins de prototypage externe pour les pièces en plastique », déclare Rick deNormand, responsable de l’ingénierie produit chez Caldwell. « Mais ce dont nous avions vraiment besoin, c’était d’explorer et d’introduire également l’impression 3D métal. » Les imprimantes 3D métalliques à fusion sélective au laser (SLM) ne répondaient pas aux besoins de l’organisation, car l’utilisation de la poudre était trop difficile à gérer et le coût de sa mise en place était trop élevé. L’équipe s’est mise au travail à la recherche de la solution optimale : une imprimante 3D métallique à base de filaments abordable qui pourrait facilement être utilisée.

La Solution

En 2017, Caldwell Manufacturing a commencé à chercher d’autres imprimantes 3D. Les membres de l’équipe ont assisté à un salon de la fabrication et sont tombés sur la plate-forme Markforged. Après avoir entendu parler des antécédents de l’entreprise en matière de production d’imprimantes 3D de premier ordre, ils ont décidé d’acheter un système Metal X, capable d’imprimer en acier inoxydable 17-4 PH, en Inconel et en cuivre.

« Nous avons sélectionné Markforged sur la base de l’histoire de l’entreprise en matière d’impression 3D et essentiellement de notre niveau de confiance avec eux », explique deNormand.

pièce carbone Markforged

Caldwell a également acheté une imprimante 3D Mark Two aux côtés du système Metal X, qui peut imprimer en fibre de carbone continue ainsi que d’autres matériaux de renforcement. L’équipe a initialement choisi cette imprimante à des fins de R&D, mais a depuis commencé à l’utiliser pour l’outillage interne.

Le système Metal X, d’autre part, a permis aux ingénieurs et concepteurs de Caldwell d’imprimer des prototypes de pièces métalliques qui seraient traditionnellement coulées en zinc ou en acier inoxydable. « L’imprimante 3D métal nous a permis de prototyper des pièces que nous n’étions pas en mesure de faire auparavant », explique deNormand. Les mêmes pièces qui coûtaient auparavant entre 300 $ et 5 000 $ si elles étaient fabriquées à l’aide de méthodes traditionnelles coûtent désormais 30 $ et prennent trois jours à produire au lieu de huit semaines.

L’équipe est désormais en mesure de tester les pièces, de les partager avec les clients pour évaluation et de recueillir des commentaires pour aider à la conception de leurs produits.

« Cela change le cycle de conception en un mode plus rapide », explique Mertz. « Cela change vraiment votre état d’esprit sur la façon dont nous concevons, la façon dont nous testons, la façon dont nous validons. Cela change la façon dont nous mettons les produits en production. Ça a tout changé. Je pense que cela a accru l’engagement. Cela fait maintenant partie de notre culture. Je veux dire, c’est un peu difficile de croire qu’une imprimante 3D puisse faire ça. Mais je le crois. »

Caldwell a bel et bien intégré l’impression 3D dans tout : R&D, pièces robotiques pour les tests, montages d’assemblage, outillage, jusqu’aux pièces post-traitées pour les clients. L’équipe imprime en 3D des outils pour l’atelier et les assembleurs peuvent fournir des commentaires et des suggestions d’amélioration. « Si un assembleur a l’impression qu’un changement doit être effectué, je n’hésite pas à le faire », déclare l’ingénieur de fabrication Phillip Cole. « Nous apportons rapidement une modification de conception, l’envoyons à l’imprimante et l’échangeons. » Ce qui prenait 6 à 12 mois à faire prend maintenant 6 à 12 jours à l’équipe, grâce à l’imprimante 3D en fibre de carbone.

pièce d'assemblage Markforged

Dans l’ensemble, l’ajout de ces deux imprimantes 3D Markforged a supprimé la bureaucratie et ajouté de l’autonomie, selon Mertz. « Cela leur a donné les outils dont ils ont besoin pour mettre leurs pensées en pièces », dit-il. « Et finalement, je pense que c’est plus grand que ça. Je pense que ces choses créent plus d’engagement de nos employés. Cela fait maintenant partie de notre culture « .

Le futur

Caldwell Manufacturing ouvre certainement la voie dans son industrie, mais l’équipe reconnaît qu’il reste encore un long chemin à parcourir.

« Je pense que nous ne faisons qu’effleurer la surface de ce que la technologie va faire, évoluer et comment elle changera la production à faible volume pour l’avenir », a déclaré Mertz.

La société s’attend à ce que dans cinq ans, chacune de ses usines de fabrication dispose d’imprimantes 3D pour les pièces de production personnalisées en petits volumes et en petites séries. À ce jour, ils ont installé des imprimantes Markforged dans deux de ses quatre usines de fabrication en Amérique du Nord et produisent environ 18 composants finaux à l’aide de ces imprimantes. D’ici la fin de l’année, l’équipe prévoit d’ajouter des imprimantes à ses deux autres sites nord-américains. « Nous continuons de réaliser les avantages de posséder cette technologie et sommes vraiment enthousiasmés par son avenir », déclare deNormand. « Nos imprimantes 3D sont devenues l’équipement le plus utilisé dans notre atelier de modélisme R&D. Nos nouveaux produits et processus d’assemblage sont plus robustes et nous sommes en mesure de les introduire sur le marché plus rapidement. »

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