Entretien d'experts :Matt Sand, président de 3DEO, sur l'intégration de l'impression 3D métal dans la production à grand volume

En matière d'impression 3D métal, la réalisation de gros volumes de production est le Saint Graal pour la grande majorité des entreprises. 3DEO, une société d'impression 3D métal fondée en 2016, prétend avoir atteint cet objectif, grâce à sa technologie brevetée Intelligent Layering.

Grâce à son processus de fabrication additive, l'entreprise basée à Los Angeles est en mesure de réaliser une production à haut volume, reproductible et automatisée de pièces métalliques imprimées en 3D. Cette semaine, nous sommes ravis d'être en conversation avec le président de 3DEO, Matt Sand, pour discuter des avantages de sa technologie et comparer les avantages en termes de coûts de l'impression 3D métal par rapport à la fabrication traditionnelle.

Pourriez-vous me parler un peu de 3DEO ?

3DEO a inventé une nouvelle technologie d'impression 3D métal appelée Intelligent Layering, basée sur le jet de liant. Deux des co-fondateurs de 3DEO, Matt Petros et Payman Toabi, ont obtenu leur doctorat en technologie de type jet de liant. Ils connaissent donc très bien cette technologie et en savent beaucoup sur ses avantages et inconvénients techniques.

Après avoir obtenu son diplôme, l'équipe a inventé une technologie complètement nouvelle, la couche intelligente, qui est complètement nouvelle et unique. La technologie exclusive est conçue spécifiquement pour la production à haut volume, ce qui signifie qu'elle est hautement reproductible avec une structure à faible coût.

La technologie que nous avons inventée atteint ces objectifs. La superposition intelligente, comme le jet de liant, est une technologie de « liage et frittage ». Mais la manière dont 3DEO lie ses parties dans le processus d'impression est très différente. Contrairement aux imprimantes 3D à jet d'encre, nos machines utilisent un système de pulvérisation exclusif. Comme nos imprimantes 3D n'utilisent pas de buses à jet d'encre, nous n'avons pas certaines des limitations des processus jet d'encre, et nous avons également beaucoup de liberté en ce qui concerne le dépôt du liant.

Comment fonctionne le processus de stratification intelligente de 3DEO ?

Le processus additif de 3DEO est basé sur trois étapes.

Tout d'abord, la machine étale une fine couche de poudre métallique standard pour moulage par injection de métal (MIM). Ensuite, il pulvérise un liant sur l'ensemble de la couche. Enfin, il utilise une fraise CNC pour définir précisément la forme de la pièce à chaque couche.

Nous utilisons ce processus de fraisage couche par couche pour vérifier les tolérances d'une pièce. Autant que je sache, nous avons la meilleure tolérance dimensionnelle de tout procédé de fabrication additive. À l'heure actuelle, nous imprimons avec des tolérances de +/- 0,002 pouce par pouce (+/- 50 microns). Nous avons la capacité d'atteindre des tolérances encore plus strictes dans la prochaine génération de notre matériel.

Un autre avantage intéressant de notre processus qui nous aide à atteindre la production est la répétabilité. Il n'y a pas de processus de dégradation dans notre technologie, ce qui signifie que la dix millième pièce imprimée en 3D sort exactement de la même manière que la première pièce.

Une fois que nous avons compris comment fabriquer un composant et gérer différentes variables comme le retrait associé aux processus de frittage en vrac, notre processus est très robuste et reproductible.

Enfin, nous sommes en bonne voie pour automatiser entièrement notre ligne de production. Le travail manuel est l'un des principaux facteurs de coût de la fabrication additive. Mais une fois que vous avez une ligne de production entièrement automatisée qui ne nécessite pas de main-d'œuvre pour couper les pièces de la plaque de construction, vous pouvez configurer une ligne complète qui ne fait que produire des pièces. À ce stade, la structure de coûts devient très compétitive avec la fabrication traditionnelle.

C'est ce que nous faisons maintenant. Lorsqu'il s'agit de petites pièces complexes en acier inoxydable, notre structure de coûts est actuellement compétitive par rapport à la fabrication traditionnelle. Nous avons un certain nombre de commandes avec des clients dans des dizaines de milliers de pièces. Il y a quelques semaines à peine, nous avons commencé la production de notre plus grosse commande de 28 000 pièces.

Je pense que nous réalisons l'un des plus gros volumes de fabrication additive métallique. Espérons que cette fois l'année prochaine, nous prendrons des commandes de centaines de milliers de pièces.

Comment 3DEO a-t-il réussi à automatiser le processus de production ?

Lorsque vous achetez une imprimante 3D dans le commerce, vous n'avez presque pas la flexibilité que nous avons avec nos machines. Parce que nous avons inventé la technologie, nous avons un accès root à tous les logiciels, matériels et matériaux. En possédant la technologie, nous avons la flexibilité de mettre en œuvre une solution d'automatisation.

La décision de ne pas vendre vos imprimantes était-elle une approche stratégique délibérée ? Cela changera-t-il un jour à l'avenir ?

Oui, c'était définitivement délibéré. Lorsque vous cherchez à obtenir des composants d'utilisation finale de haute qualité, l'imprimante n'est qu'une partie du processus. Je pourrais même aller jusqu'à dire qu'il ne s'agit que de 15 à 20 % des exigences totales du processus pour produire des composants d'utilisation finale.

Avec cette perspective, vous pouvez immédiatement voir que la vente d'imprimantes 3D n'est pas vraiment la réponse. Vous devez non seulement être propriétaire de l'imprimante, mais également de l'ensemble du processus, du moins de notre point de vue. Donc pour le moment, nous n'avons pas l'intention de vendre nos machines.

Dans quels secteurs voyez-vous actuellement la plus forte demande pour votre technologie ?

L'avantage d'avoir une technologie qui fabrique de petites pièces complexes est qu'elle s'applique à de nombreuses industries différentes. Équipements aérospatiaux, médicaux et industriels — nous avons de nombreux clients dans toutes ces entreprises.

Quels sont certains des avantages de l'impression 3D métal ?

Nous aimons comparer notre technologie au MIM car nous pouvons fabriquer des pièces à un coût similaire et avec une qualité similaire (sinon supérieure). Les pièces MIM ont généralement une densité de 96 à 97 %, par exemple, mais les pièces de 3DEO sont denses à plus de 99 %.

Lors de l'utilisation de MIM, les fabricants peuvent dépenser jusqu'à six chiffres pour des outils tels que des moules et des matrices . Ces outils prennent 4 à 6 mois à fabriquer. Une fois, j'ai demandé à un client à quelle fréquence il réussissait le moule du premier coup, et la réponse était "presque jamais". Cela signifie que vous devez passer quelques mois à retravailler le moule - et tout cela se produit avant d'obtenir votre première pièce .

Lorsque vous comparez cela à l'impression 3D, le délai de livraison est en moyenne d'une à deux semaines, et nous pouvons fabriquer une pièce qui est au moins aussi bonne que MIM du point de vue de la qualité, a le même prix. , mais donne au client la liberté de conception ultime.

Un autre avantage est que nous produisons la même machine qui fabrique le prototype est également utilisée pour fabriquer la pièce de production. Il y a quelques avantages à cela. Normalement, lorsque vous créez un prototype, vous utilisez une technologie différente de celle utilisée en production. Cela signifie que si vous effectuez des tests fonctionnels, vous devrez requalifier le processus pour vous assurer qu'il peut atteindre le même (ou meilleur) niveau de performance que les prototypes.

Donc, si je viens de l'usinage CNC au MIM, je dois faire toute la requalification. Avec AM, vous utilisez la même technologie pour le prototypage et pour la production, éliminant ce besoin de requalification.

Quel rôle voyez-vous jouer l'impression 3D aux côtés de la fabrication traditionnelle ?

Il existe quelques catégories principales dans lesquelles l'impression 3D s'intègre. La première catégorie comprend les pièces spécialement conçues pour les additifs. Dans cette situation, il n'y a aucun moyen pour la fabrication traditionnelle de fabriquer ces pièces.

Il y a beaucoup de travail formidable de la part de GE sur la conception pour la fabrication additive. Ils fabriquent beaucoup de pièces de moteurs à réaction, d'échangeurs de chaleur - des choses assez exotiques qui sont fabriquées de manière additive.

La deuxième catégorie est constituée de petites pièces très complexes. Ces pièces sont réalisables avec des fabrications traditionnelles, mais le prix à la pièce est très cher. Pour cette raison, la fabrication additive pourrait rivaliser du point de vue du prix.

Lorsque vous examinez les technologies d'emboutissage, par exemple, une fois que vous avez investi dans l'outillage, vous pouvez obtenir des pièces pour quelques centimes. La fabrication additive ne rivalisera jamais avec cela. Mais quand vous regardez le moulage de précision, l'usinage CNC et le moulage par injection de métal, ce sont les trois principaux processus utilisés pour fabriquer des pièces très complexes.

Considérant les petites pièces complexes, qui sont nécessaires à des volumes plus faibles. — nous parlons d'environ 50 000 pièces ou moins — la fabrication additive va prendre une grande partie de ce marché.

3DEO a annoncé qu'il allait augmenter sa capacité de production et introduire de nouvelles machines. Pouvez-vous nous dire ce que cela signifie pour l'entreprise à l'avenir ?

Vous ne voulez pas ajouter beaucoup de capacité si la technologie n'est pas assez mature. Mais nous sommes suffisamment confiants dans notre technologie, et en particulier dans le matériel de nouvelle génération que nous mettons actuellement en œuvre, pour dire que nous sommes prêts à ajouter beaucoup plus de capacité. D'ici la fin de l'année, notre capacité sera de 20 000 pièces par jour.

Pour mettre cela en perspective, lorsque vous regardez certains des autres procédés additifs comme la fusion laser, ils sont capables de produire très petits lots, peut-être 200 à 300 pièces par jour.

Comment voyez-vous l'évolution de la fabrication additive au cours des cinq prochaines années ?

C'est excitant de voir l'AM prendre tout son sens. Aujourd'hui, tout le monde parle de l'entrée en production de la FA. Nous avons eu un cycle de battage médiatique en 2012-2013 qui a suscité de l'espoir chez tout le monde, mais la technologie n'était pas prête.

Mais aujourd'hui, la technologie, la qualité et l'investissement total en R&D et dans les processus sont tous se réunissant enfin au point où nous allons voir beaucoup plus d'applications de production avec l'impression 3D.

Même au sein de l'impression 3D métal, il existe de nombreuses technologies différentes et il y a de la place pour toutes. Nous voyons les incroyables composants de gros moteurs à réaction que des sociétés comme GE produisent avec le frittage laser. 3DEO ne fabriquerait jamais ce type de grandes pièces - nous nous concentrons vraiment sur des pièces de la taille d'un cube d'un pouce ou plus petites. Mais c'est formidable de voir le métal AM mûrir et prendre tout son sens.

Quel est le plus grand défi que l'industrie doit encore surmonter ?

Le plus important est l'assurance qualité. Lorsqu'il s'agit d'usinage CNC, de MIM ou de moulage, ces processus sont très bien compris. D'un autre côté, AM offre une nouvelle façon de fabriquer des pièces métalliques, donc la qualité est incertaine. Une chose cruciale est alors de s'assurer que les processus de qualité sont en place pour garantir que vous livrez au client des pièces de haute qualité.

Que réserve 2019 pour 3DEO ?

Nous sommes vraiment concentrés sur notre première usine; nous avons une capacité de 13 000 pieds carrés pouvant accueillir jusqu'à 50 machines. D'ici la fin de l'année, nous prévoyons que ce facteur sera aussi presque entièrement automatisé qu'il peut l'être dans la fabrication. Nous prévoyons de produire des dizaines de milliers de pièces par jour. Cela ouvre la voie à une expansion massive pour nous l'année prochaine. Espérons que nous allons bientôt nous développer en Europe occidentale, qui est un marché particulièrement intéressant pour nous.

Pour en savoir plus sur 3DEO, visitez :www.3deo.co