Entretien d'experts :Jonathan Warbrick de Graphite Additive Manufacturing sur la réussite de l'impression 3D

Le paysage des bureaux de service de FA évolue rapidement à mesure que la tendance à la production se poursuit. Plus que jamais, les bureaux de services doivent être agiles et capables de s'adapter à une industrie en constante évolution.

Graphite Additive Manufacturing est un fournisseur de services de fabrication additive basé au Royaume-Uni qui propose des solutions d'impression 3D industrielles. Avec des liens étroits avec le monde de la Formule 1 britannique et du sport automobile, les solutions de Graphite comprennent des pièces de production, des outils, des modèles conceptuels et des prototypes.

Nous discutons avec le directeur du développement commercial de Graphite, Jonathan Warbrick, pour discuter de la façon dont il parvient à garder une longueur d'avance, les opportunités de la FA et ce qu'il faut pour réussir en tant que bureau de service aujourd'hui.

Quelle est la mission de Graphite ?

Notre objectif chez Graphite est d'aider nos clients à trouver les meilleures solutions utilisant la fabrication additive, du prototypage jusqu'à production. Cela inclut de les aider à comprendre quelle technologie et quels matériaux conviendront le mieux à leurs applications. Nous différons de beaucoup d'autres bureaux de service en ce sens que nous fabriquons également nos propres matériaux.

Notre directeur général, Kevin Lambourne, alors qu'il travaillait chez Red Bull Racing, il a découvert qu'il ne pouvait pas obtenir les connaissances techniques des bureaux de service britanniques pour vraiment soutenir les projets haut de gamme et de haut niveau qu'il gérait.

À la suite de cette expérience, Kevin a fondé Graphite en 2012 pour combler ce vide et être le bureau de service de fabrication additive de choix pour les concepteurs et les ingénieurs et fournir une assistance technique de premier ordre à nos clients de du prototypage à la production.

Le Royaume-Uni est le leader mondial en termes d'innovation dans le sport automobile, et la fabrication additive a joué un rôle clé. Ainsi, au début, notre secteur d'activité principal était la Formule 1 et les sports mécaniques.

Depuis lors, nous avons pris des mesures pour nous diversifier et étendre nos connaissances au marché au sens large.

Les grandes victoires pour nous ces dernières années ont été des applications pour des secteurs comme l'automobile, la marine, l'aérospatiale et la défense. Nous travaillons toujours beaucoup dans le domaine de la Formule 1 et du sport automobile - c'est notre héritage - mais nous fournissons également une gamme de secteurs fabriquant des séries de production de faible à moyen volume.

À quoi ressemble la gestion d'un bureau de services aujourd'hui ?

Pour nous, les affaires ont été très positives et nous avons terminé l'année dernière sur une bonne note. Nous avons connu une croissance durable d'environ 20 % au cours des trois dernières années et nous la verrons encore augmenter de 20 à 25 % cette année.

L'enjeu comme toujours à cette période de l'année est de se remettre à zéro, de comprendre quels marchés nous voulons attaquer, tout en renforçant les relations que nous entretenons déjà avec nos clients existants.

L'une des forces motrices de notre récente croissance est que nous passons du prototypage à la production — et que cela continue longtemps.

Dans le sport automobile, nous avons tendance à trouver que les volumes sont assez faibles et les délais de livraison très courts.

En termes de construction d'un plan d'affaires durable et de croissance future, nous reconnaissons que nous avons d'excellentes solutions pour nos clients de Formule 1 et de sports mécaniques.

La clé pour nous est d'obtenir un très bon équilibre entre un délai d'exécution rapide pour les projets urgents et les séries de production régulières de faible à moyen volume. A ce titre, nous avons mis en place un service Express et un service Economy.

Cette transition s'accompagne d'un certain nombre de défis, tels que les normes de qualité, la répétabilité, l'inspection, la traçabilité et l'amélioration des systèmes de back-office.

C'est quelque chose que nous avons a activement pris des mesures pour y remédier, de l'embauche de nouveaux employés à l'emménagement dans des locaux plus grands en septembre de l'année dernière. Nous avons donc de la place pour grandir, ce qui est formidable.

Un autre défi auquel nous avons été confrontés ces dernières années est le manque d'automatisation pour la gestion de certaines de nos commandes de moindre valeur. Celles-ci prenaient beaucoup de temps, en termes de planification des tâches. Le logiciel d'automatisation des flux de travail a été un énorme avantage pour notre entreprise, nous permettant de rendre notre flux de travail beaucoup plus rationalisé et automatisé.

Pour de nombreux bureaux de services, la tentation est d'essayer d'être tout pour tout le monde. Avec autant de matériaux et de technologies différents, il est plus important de se spécialiser dans certains domaines et de livrer.

Nous devons être très prudents pour nous assurer que la croissance dont nous bénéficions est durable. Cela signifie que nous réalisons ces investissements en fonction à la fois des besoins actuels de nos clients, ainsi que des besoins qu'ils auront dans 6 à 12 mois.

Comment évaluez-vous s'il faut ou non investir dans une technologie particulière ?

Il s'agit essentiellement de présenter ces nouvelles technologies et matériaux à vos clients, de comprendre les limites et les capacités d'une technologie particulière et d'être sûr qu'il existe une demande pour cela.

Pour nous, cela signifie être vraiment axé sur les données. Nous essayons de comprendre chaque nouvelle technologie et nous imprimons des pièces de test pour avoir une idée de ce qu'elle peut et ne peut pas faire avant de faire ce saut.

Il s'agit donc d'être proche de vos clients, introduire les nouvelles technologies au fur et à mesure qu'elles sortent et s'assurer qu'avant de faire un gros investissement dans une machine, que ce soit SLS, SLA, MJF ou FDM, il y a réellement une demande là-bas.

Par exemple, nous avons présenté la technologie Multi Jet Fusion de HP à nos clients au cours des deux dernières années, en nous assurant qu'ils comprennent parfaitement les limites et les capacités de cette technologie.

Comment décririez-vous l'état actuel de l'industrie de la fabrication additive ?

L'industrie a encore un long chemin à parcourir avant de fournir des solutions de fabrication rentables. Mais cela change rapidement.

Il existe un vaste champ d'application pour fournir davantage de solutions de production, en particulier du côté des métaux et des plastiques de performance.

Les constructeurs britanniques de supercars en sont un bon exemple. Une grande partie des pièces sous le capot et dans la cabine de ces véhicules sont maintenant imprimées en 3D. Un de nos clients utilise la fabrication additive pour gagner du poids, améliorer les performances mais la qualité des impressions est primordiale.

Des pièces simples comme les bouches d'aération et les entourages de pare-brise n'auraient jamais été imprimées auparavant, car la technologie était considérée comme davantage destinée au prototypage. Maintenant, ils sont devenus une application fréquente pour ces marchés vraiment haut de gamme.

C'est en grande partie parce que les volumes sont corrects — nous parlons de quelques centaines de pièces d'un modèle particulier. S'ils ont besoin de plusieurs milliers de pièces, il existe des moyens moins coûteux de les fabriquer en utilisant des technologies traditionnelles comme le moulage par injection. Mais pour les faibles volumes, l'impression 3D sera plus rentable.

Ce n'est que très récemment que la fabrication additive peut désormais proposer des matériaux haut de gamme qui imitent les propriétés mécaniques des alternatives moulées par injection et représentent un coût -solution efficace pour ces séries de production à faible et moyen volume.

Il existe également une énorme possibilité de réduire les coûts et cela se produira certainement avec le temps. SLS et MJF, par exemple, se sont avérés être deux technologies qui vous garantissent d'atteindre les bons prix pour pouvoir rivaliser avec le moulage par injection traditionnel et d'autres formes de fabrication.

Enfin, l'industrie doit également améliorer le post-traitement et la finition des pièces et les rendre plus automatisés et plus rentables.

La plupart des post-traitements requis sont des opérations très manuelles. Nous passons encore beaucoup de temps dans l'atelier à nettoyer, poncer et grenailler manuellement les pièces. Pour gagner du temps et de l'argent, nous devons automatiser autant que possible ce post-traitement.

Les entreprises commencent à faire plus d'impression 3D en interne. Comment pensez-vous que cela aura un impact sur le marché des bureaux de service ?

Ce sera très similaire à ce qui s'est passé avec des technologies comme le moulage par injection et d'autres formes de fabrication, en particulier dans des industries comme l'automobile. En substance, les équipementiers automobiles ne fabriquent rien, ils assemblent des pièces sur de grandes lignes de production.

Avec les nouvelles technologies comme la fabrication additive, les entreprises la prendront en charge en interne pour s'assurer qu'elles obtiennent les meilleurs avantages et économies de coûts. Mais cela ne signifie pas nécessairement qu'ils doivent fabriquer toutes ces pièces en interne.

En ce moment, il y a une réelle envie d'acheter des machines et de monter en gamme. Avec le temps, cela se dissipera à nouveau, comme c'est le cas avec presque toutes les autres technologies utilisées dans l'automobile. Ils sous-traiteront les pièces et s'assureront d'être livrés à temps.

En fin de compte, il y aura un équilibre. Prenons l'exemple de Volkswagen. Ils disposent d'un grand nombre de machines FDM imprimant des pièces dans l'atelier pour soutenir leur processus de fabrication. Mais ils sous-traitent toujours d'énormes volumes de pièces imprimées à d'autres bureaux de service.

Maintenant, il y a une tentation de ramener toute la production AM en interne, mais cela changera à mesure que les entreprises réaliseront que vous avez besoin d'un grand nombre de machines pour répondre aux demandes de production à l'avenir, avec des implications en termes de personnel, d'espace d'atelier et de coût. En fin de compte, vous aurez toujours besoin du soutien d'un bon service bureau.

Quelle a été l'approche de Graphite pour développer ses propres matériaux ?

Cela vient vraiment de nos débuts, lorsque nous avons principalement servi les équipes de Formule 1 britanniques.

L'envie d'utiliser l'impression 3D était la possibilité de fabriquer les pièces les plus solides, les plus rigides et les plus légères à mettre sur leur voiture, ce qui pourrait économiser une fraction de seconde sur le tour d'une piste.

Nous avons examiné ce qui existait sur le marché et avons développé notre nylon SLS chargé de carbone.

Essentiellement, nous remplissons de fibre de carbone avec des brins courts avec une base en nylon PA12. Si les brins sont trop longs, vous pouvez voir la fibre dépasser à travers la pièce - vous obtenez d'excellentes propriétés mécaniques, mais la pièce a l'air horrible. Mais si vous allez trop court sur ces brins de fibre de carbone, vous faites des compromis sur les propriétés mécaniques.

Nous avons développé ce que nous pensons être la longueur optimale absolue de fibres à remplir avec nos matériaux en nylon pour ajouter une rigidité et une résistance supplémentaires. Nos matériaux ont des propriétés mécaniques nettement meilleures que ce que vous attendez traditionnellement d'un PA12 ou PA11 normal. Il y a une bien meilleure rigidité, résistance et allongement à la rupture.

Au début, nous travaillions uniquement avec le nylon SLS chargé de carbone. Les retours du marché ont été fantastiques et il est devenu le matériau de prédilection dans le monde de la Formule 1 et du sport automobile.

En plus de la rigidité et de la résistance, les clients apprécient le look naturellement gris foncé et noir de le matériel. Il ressemble à un plastique de qualité technique prêt à l'emploi. Vous n'avez pas besoin de teindre le matériau comme vous le feriez peut-être avec les nylons SLS traditionnels.

Mais nous avons également eu des clients qui n'avaient pas nécessairement besoin de la rigidité, de la résistance et des propriétés mécaniques de qualité supérieure. Ce qu'ils voulaient, c'était un type de nylon très léger, nous avons donc commencé à développer du nylon SLS rempli de graphite. Il a toujours une densité de fibre de carbone dans le matériau et nous le remplissons de poussière de graphite pour ajouter des propriétés mécaniques et pour donner à la pièce un aspect naturellement gris foncé/noir dès la sortie de la machine.

Nous vendons maintenant trois ou quatre fois plus de Graphite SLS que de carbone SLS. Le carbone SLS est toujours le matériau de prédilection au sein des équipes de Formule 1 et du monde de la course. Mais des industries comme la marine et l'automobile recherchent des solutions de production plus rentables. Le graphite SLS est probablement environ 30% plus rentable que le carbone.

Nous avons également travaillé sur un certain nombre de polymères légers pour lesquels nous essayons de trouver des matériaux nouveaux et innovants pour garder une longueur d'avance sur la concurrence.

Nous travaillons actuellement sur un nouveau matériau SLS ultra-léger, encore plus léger que notre carbone. Avec une telle volonté d'améliorer les performances des véhicules hybrides et électriques, la réduction du poids est devenue une considération clé pour de nombreux concepteurs et ingénieurs avec lesquels nous travaillons. Nous souhaitons continuer à proposer des solutions de fabrication additive pour relever ces défis.

Et les matériaux composites ?

Il y a beaucoup de travail sur le marché de l'outillage composite en ce moment. Et encore une fois, cela revient à ce que je disais à propos de la volonté de rendre les pièces plus légères et plus efficaces.

Tant de pièces qui étaient faites de métal sont maintenant considérées comme étant faites en fibre de carbone. Nous utilisons donc délibérément un certain nombre de matériaux et de technologies pour soutenir cette industrie des composites.

Cela inclut des mandrins solubles et d'extraction d'impression 3D, des moules en céramique SLA, des matériaux FDM à haute température, des gabarits et des montages. Nous considérons le marché des composites comme un choix naturel pour la fabrication additive et avons établi un certain nombre de partenariats de travail techniques.

Comment décririez-vous le paysage des bureaux de services AM aujourd'hui ?

Il existe actuellement un large éventail de types de bureaux de service. Mais parce que les barrières à l'entrée pour l'impression 3D sont si faibles, vous pouvez dépenser quelques milliers d'euros sur quelques machines FDM de bureau, et tout à coup, vous avez un bureau de service.

Mais je pense que dans l'ensemble, c'est une bonne chose pour l'industrie. La concurrence est la clé pour faire avancer l'industrie, car elle stimule le développement et l'innovation.

Il existe d'excellents bureaux très bien établis. Mais il y a très peu de bureaux, voire aucun, qui font ce que fait Graphite AM. Nous sommes uniques au Royaume-Uni en termes de connaissances techniques et de production de nos propres poudres SLS.

À l'avenir, je pense qu'il y aura beaucoup de fusions et d'acquisitions au cours des prochaines années. Largement alimenté par le secteur aérospatial. Le verrouillage d'un processus de fabrication additive depuis l'approvisionnement du matériau jusqu'à la production est essentiel pour les pièces approuvées en vol. Cela devrait entraîner de nombreux mouvements au sein de l'industrie au cours des prochaines années.

L'avenir s'annonce très prometteur pour les bureaux qui peuvent se tailler une place et continuer à livrer.

Pouvez-vous partager des histoires de réussite sur lesquelles vous avez eu la chance de travailler ?

Une étude de cas récente concerne Nifco, un grand fournisseur de composants automobiles. Avec la tendance à l'électrification et à l'abandon des moteurs à combustion traditionnels à essence et diesel, le besoin de réduire le poids et d'améliorer l'efficacité des systèmes de suralimentation électrique est très répandu en ce moment.

Nous avons donc été travailler avec Nifco sur un support de moteur léger - une pièce traditionnellement usinée en aluminium. Nous avons travaillé avec l'équipe de R&D pour produire une pièce plus économique et plus légère qui peut être imprimée en graphite SLS. C'est le premier support de moteur imprimé en 3D de ce type et les retours ont été très bons.

Un autre est avec FT Technologies, une entreprise qui produit des UAV et des capteurs environnementaux pour fonctionner dans certains des environnements les plus inhospitaliers au monde. Ils voulaient un matériau extrêmement léger et durable, car le capteur environnemental était destiné au marché des drones.

Le processus a commencé il y a environ un an. Nous avons commencé avec quelques concepts et avons produit un certain nombre de prototypes. La beauté de l'impression 3D est que vous pouvez modifier une conception, développer les pièces et mettre un produit sur le marché beaucoup plus rapidement qu'avec les méthodes traditionnelles.

Après quelques réunions de conception et quelques modifications apportées au fichier d'origine, le composant a été lancé en septembre de l'année dernière. Cette pièce est maintenant entrée en production et les 100 premières unités ont été envoyées pour évaluer le marché, les retours ont été fantastiques et un excellent exemple d'utilisation de l'impression 3D pour le prototypage jusqu'à la production.

Pour en savoir plus sur Graphite, visitez : https://graphite-am.co.uk/