5 conseils pour aider votre entreprise à réussir avec la fabrication additive

Avez-vous adopté la fabrication additive pour la production ou envisagez-vous de le faire bientôt ? Nous partageons 5 conseils pour vous aider à réussir.

La fabrication additive est devenue une méthode de fabrication clé pour la production. Selon un récent sondage de Jabil, plus de 55 % des entreprises utilisent des technologies d'impression 3D pour produire au moins 25 % de leurs pièces fonctionnelles ou d'utilisation finale.

Mais comment tirer le meilleur parti de la technologie et garantir que votre production additive peut évoluer ?

Avant de nous plonger dans ce que les entreprises adoptant la FA devraient considérer dans leur parcours de production additive, explorons d'abord ce qui rend la FA attrayante pour la production en premier lieu.

Pourquoi adopter l'impression 3D industrielle ?

La croissance des technologies d'impression 3D dans tous les secteurs montre que les entreprises, petites et grandes, peuvent bénéficier de l'impression 3D de plusieurs manières.

Fabrication à la demande 

Pour les entreprises qui cherchent à adopter une fabrication plus agile, la fabrication additive offre une solution rentable pour la production à la demande. La technologie peut être utilisée pour fabriquer des outils et des pièces de rechange au point de besoin, réduisant ainsi la nécessité de maintenir un stock excédentaire.

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Innovation de conception 

De plus, pour les entreprises qui explorent de nouvelles approches de conception, l'impression 3D étend les possibilités de conception. Des géométries complexes, telles que des structures en treillis, peuvent être imprimées en 3D pour créer des composants impossibles à produire avec d'autres technologies.

Personnalisation de masse 

De plus, l'impression 3D permet une personnalisation de masse. Avec la fabrication traditionnelle où la production en série à grand volume est standard, les coûts de production de produits personnalisés en petits lots sont prohibitifs. L'impression 3D permet aux fabricants de contourner les coûts d'outillage élevés, produisant ainsi des pièces personnalisées plus rapidement et de manière plus rentable.

Lire aussi : Impression 3D et personnalisation de masse :où en sommes-nous aujourd'hui ?

De nombreuses entreprises restent hésitantes 

Malgré les avantages, de nombreuses entreprises hésitent encore à adopter la fabrication additive. C'est particulièrement le cas pour les petites et moyennes entreprises, où les ressources peuvent être limitées et les perspectives d'investissement intimidantes.

Heureusement, commencer le voyage vers la fabrication additive ne signifie pas nécessairement un gros investissement dans la technologie ou une réinvention immédiate de vos modèles commerciaux actuels. Un parcours de FA réussi commence par l'étude des capacités de FA et l'intégration progressive de la technologie dans les processus existants.

Ci-dessous, nous partageons 5 conseils pratiques pour vous aider à réussir votre parcours et à garantir que vos opérations AM peuvent évoluer.

5 façons de réussir avec la fabrication additive 

#1 Développez une expertise AM sur plusieurs fronts 

Compte tenu de tous les défis auxquels les entreprises sont confrontées lors de la mise en œuvre de la FA, il est utile de réfléchir à l'adoption de la FA sur plusieurs fronts.

Selon Steven Taylor de 3DGBIRE, fournisseur de services et de formation en FA, les entreprises ont besoin d'un ensemble de compétences pour une utilisation réussie de l'impression 3D industrielle, notamment : 

• La connaissance des technologies de FA
• Compétences en conception assistée par ordinateur (CAO)
• Conception pour la fabrication additive (DfAM)
• Science des matériaux
• Post-traitement
• Ingénierie inverse
• Compétences générales

Se concentrer sur un seul domaine, par exemple les machines, n'est probablement pas suffisant pour vous amener là où vous devez être avec AM.

De même, John Barnes de The Global Barnes Advisors, conseil en ingénierie AM, souligne l'importance d'examiner l'adoption de l'AM sous plusieurs angles :« Chez TBGA, nous utilisons une approche à 4 objectifs pour élaborer un plan de mise en œuvre de l'AM, qui comprend les , numérique et humain. Dans cette approche globale, nous pouvons nous assurer que rien n'est laissé de côté, comme le flux de travail numérique et la nécessité de perfectionner et de former les gens. »

Cependant, avant de se lancer dans la formation et un flux de travail numérique, les entreprises doivent avoir confiance en ce qu'elles veulent exactement produire avec la FA, ce qui nous amène au point suivant :comprendre où le passage à la fabrication additive a du sens.

#2 Identifier les applications pouvant bénéficier de la FA 

Vous avez des pièces anciennes qui pourraient bénéficier d'une refonte ? Ou stockez-vous actuellement des pièces à faible demande qui pourraient être produites à la demande à la place ? Ce ne sont là que deux raisons de considérer la FA à la place des méthodes de production traditionnelles.

C'est exactement ce que BRC Automotive a fait. En collaboration avec le spécialiste AM, 3T RPD, la société de conception automobile a utilisé la fabrication additive pour produire un collecteur d'admission personnalisé pour son moteur VW VR6 12v.

Ces pièces et d'autres pièces complexes à faible volume seraient normalement moulées par injection ou coulées, ce qui entraînerait des coûts élevés. De plus, les concepteurs ont pu inclure des caractéristiques de conception impossibles avec d'autres méthodes de fabrication.

Comme le démontre cette étude de cas, l'examen de votre portefeuille de produits est une étape clé pour déterminer les applications potentielles de votre entreprise pour la technologie.

D'autres moyens de tirer parti de la FA incluent la fabrication de pièces généralement produites en faibles volumes ou de composants nécessitant un niveau élevé de personnalisation qui ne sont pas économiquement viables avec la fabrication traditionnelle.

Bien entendu, toutes les pièces ne bénéficieront pas de la fabrication additive – c'est pourquoi l'identification des applications potentielles est essentielle. Si votre conception est trop chère ou trop complexe à fabriquer, la FA pourrait être le bon choix. En revanche, lorsque des volumes élevés sont nécessaires, il est probablement préférable d'envisager le moulage par injection.

Mais comment combiner au mieux le processus d'identification des produits qui seront bons pour la FA avec le processus de développement d'autres compétences essentielles en FA ?

C'est là qu'un centre d'excellence entre en scène.

Lire aussi :Applications industrielles de l'impression 3D :le guide ultime

#3 Créez votre propre centre d'excellence

La mise en place d'un centre d'excellence (CoE) est un excellent moyen de gérer l'adoption et l'intégration de la fabrication additive par votre entreprise.

Un CoE peut être défini comme une équipe ou une installation mise en place pour soutenir les objectifs commerciaux et stimuler l'expertise de votre entreprise dans un certain domaine - dans ce cas, additif. Votre CoE sera essentiel pour trouver les meilleurs cas d'utilisation et pratiques - et les diffuser dans toute votre organisation.

La mise en place d'une telle équipe nécessitera la contribution des principales parties prenantes, y compris le personnel de production et les ingénieurs. Bien sûr, cela n'est pas sans défis, notamment parce que la FA diffère considérablement des techniques de fabrication conventionnelles. Cela signifie repenser les approches conventionnelles de la conception, de la production et de la gestion de la chaîne d'approvisionnement.

Cela signifie que votre centre d'excellence doit également se concentrer sur la promotion d'un nouvel état d'esprit organisationnel qui l'aidera à adopter les nouveaux modèles de fabrication et commerciaux proposés par la FA.

Swagelok est une entreprise qui a identifié l'importance d'un changement culturel en plus des changements de processus pour réussir l'intégration de la FA. La société américaine fabrique des composants de systèmes de gaz et de fluides à grand volume, avec des capacités étendues dans les méthodes de fabrication soustractives.

Cependant, l'entreprise a identifié des domaines dans lesquels la fabrication additive peut être utilisée pour surmonter les limites de ces méthodes traditionnelles, par exemple dans la production de son robinet à tournant sphérique à vapeur. Lors d'une conférence organisée par SME, la présentation de Swagelok s'est concentrée sur l'importance de changer la culture d'entreprise et son engagement à créer une « stratégie de fabrication additive à multiples facettes ».

Le développement de votre main-d'œuvre sera un autre volet de votre centre d'excellence. La grande majorité des fabricants citant le manque de connaissances comme un obstacle majeur à leur adoption de la FA, le développement d'un vivier de talents en interne devient de plus en plus important.

« Nous avons tendance à oublier que les personnes sont la ressource clé de la FA, pas l'équipement. Souvent, la formation est un élément du succès en AM ."

John Barnes

Et développer un pôle d'excellence ne se limite pas non plus aux grandes entreprises. Les PME peuvent également profiter de cette approche, notamment lors de la mise en place d'une stratégie de FA. L'utilisation de programmes éducatifs, par exemple, peut être un excellent point de départ.

Par exemple, Purdue University et The Barnes Global Advisors (TBGA) ont développé deux programmes de certificat AM conçus pour fournir aux participants des connaissances fondamentales sur les compétences AM.

Malgré les défis, la création d'un centre d'excellence augmentera considérablement les chances d'améliorer avec succès vos connaissances et votre expertise en FA, tout en développant les meilleures pratiques pour l'utilisation de la technologie.

#4 Partenariat avec des universités et des instituts de recherche

L'établissement de relations de collaboration avec des universités et des instituts de recherche est un autre moyen de favoriser l'adoption de la FA au sein de votre organisation.

Il y a des avantages mutuels à un tel partenariat. D'une part, les entreprises peuvent avoir un meilleur accès à la recherche de pointe et aux talents scientifiques. D'autre part, les universités peuvent accéder à un soutien financier et à des partenaires de recherche.

Un exemple est Proto Precision Manufacturing Solutions, une entreprise américaine spécialisée dans la fabrication de métaux. Voyant les progrès de la technologie d'impression 3D métal, l'entreprise a décidé d'exploiter son potentiel.

Cependant, pour une entreprise relativement petite comme Proto Precision, acheter une impression 3D en métal n'était pas une option viable.

Pour cette raison, en 2018, la société a signé un partenariat avec le Center for Design and Manufacturing Excellence (CDME) de l'Ohio State University. L'objectif de ce partenariat est d'aider Proto Precision à développer ses capacités d'impression 3D métal.

Le CDME héberge une gamme de technologies d'impression 3D métalliques au sein d'un laboratoire universitaire, du jet de liant à la fusion sur lit de poudre. Grâce à cet accès à des imprimantes 3D haut de gamme et à l'expertise de CDME en FA, Proto Precision a été en mesure d'intégrer rapidement la technologie d'impression 3D métallique dans ses opérations pour répondre aux besoins de sa clientèle croissante.

Ce n'est qu'un exemple de la façon dont la puissance combinée de l'industrie et du milieu universitaire peut accélérer l'innovation.

Au-delà de cela, les entreprises qui cherchent à intégrer la FA dans la production, mais qui ne disposent pas des compétences nécessaires, peuvent se tourner vers les universités pour le développement de la main-d'œuvre.

À la lumière des lacunes existantes en matière de compétences en matière d'AM, l'établissement de relations plus solides avec les universités, en particulier celles qui organisent des programmes éducatifs ou des cours de formation en matière d'AM, est un modèle bénéfique qui peut donner d'excellents résultats.

#5 Concentrez-vous sur la répétabilité et la minimisation de la complexité des processus 

Enfin, lorsque vous commencez à développer des capacités de production FA en interne, une autre chose cruciale à considérer est la façon dont vous atteignez la répétabilité.

La qualité reproductible n'est pas facile à atteindre en AM.

La plupart des technologies AM nécessitent une configuration de construction complète pour garantir que la pièce termine le processus d'impression et peut subir un post-traitement. Comme la plupart des utilisateurs de FA le savent, c'est parfois plus facile à dire qu'à faire, car il n'est pas rare de faire face à des variations et à des incohérences de pièce à pièce et de machine à machine.

Une façon d'avancer consiste à rassembler autant de données que possible, qui peuvent donner un aperçu du processus d'impression 3D, et d'utiliser ces données pour optimiser le processus.

L'établissement d'un système de contrôle en boucle fermée est considéré comme le moyen le plus efficace d'augmenter la répétabilité en FA.

Un système de contrôle en boucle fermée comporte trois étapes :la première est la planification de la construction par simulation; la seconde est la surveillance des machines et des processus; et enfin, l'utilisation des données recueillies pour analyser le processus d'impression et ajuster le système pour éviter les échecs de construction et assurer la reproductibilité.

La mise en place d'un tel système nécessitera un niveau élevé de connectivité entre les machines et la capacité de coordonner ces processus.

C'est là que vous devrez commencer à penser au côté numérique des choses. L'installation d'un système numérique qui sous-tend une collecte et un traitement efficaces des données et favorise la transparence et la responsabilité est ce qui est nécessaire pour l'impression 3D de pièces avec des résultats fiables et cohérents.

Par exemple, Bowman Additive Production est spécialisé dans la production de roulements à l'aide de la FA. Étant donné que le spécialiste de la fabrication additive gère plusieurs projets quotidiennement, il serait difficile de conserver une vue d'ensemble claire des pièces et des exigences de production dans les étapes de demande, de production et de post-traitement avec des outils comme Excel.

L'utilisation d'un logiciel de FA spécialisé a permis à l'entreprise de collecter les données de commande d'impression 3D, de suivre les pièces tout au long de la production et du post-traitement et de coordonner toutes les étapes numériquement. En conséquence, Bowman AP a centralisé les données et mis en place un processus rationalisé qui sous-tend la répétabilité.

Donc, ce qu'il faut retenir ici, c'est que vous devriez commencer à réfléchir à la façon dont vous allez gérer votre production AM dès le début. Sans solutions spécialisées développées pour la FA telles que le MES additif et l'intégration de machines, vous risquez d'augmenter la complexité des processus. Cela rendra difficile l'obtention d'un niveau élevé de répétabilité et aura un impact sur la capacité globale d'évolutivité.

Voir grand, commencer petit, évoluer rapidement 

L'adoption de toute nouvelle technologie peut être intimidante et n'est pas sans risque. Cependant, les avantages à long terme de la fabrication additive dépassent de loin le temps et l'investissement initiaux nécessaires.

Comme l'a résumé Brian Alexander de Solvay, le principal fournisseur de matériaux hautes performances compatibles AM, « si vous êtes réaliste quant à l'utilisation de la FA comme processus de production viable, vous devez combiner le matériau, l'imprimante/le processus et la conception pour réussir, sinon les performances, la qualité et la cohérence de vos pièces seront bien inférieures à celles de la fabrication traditionnelle. »

Trouvez donc les domaines où la FA ajoute de la valeur. Explorez les technologies disponibles, en donnant la priorité à celles qui fonctionneront le mieux pour vos besoins. Profitez des opportunités de formation et d'éducation offertes par les instituts de recherche et les sociétés de conseil.

Enfin, commencez à développer une stratégie de mise en œuvre – en utilisant votre centre d'excellence comme point focal.

Ces étapes vous aideront à progresser progressivement vers la construction de votre propre expertise dans l'utilisation de la fabrication additive avancée.