Qu'est-ce que le DfAM et comment change-t-il la fabrication ?

L'un des aspects les plus passionnants et les plus prometteurs des technologies de fabrication additive (FA) est leur potentiel à perturber radicalement les principes de conception pour la fabrication. Alors que l'impression 3D évolue et passe d'un processus de prototypage strict au processus de production, beaucoup pensent qu'elle inaugurera un nouveau paradigme pour une conception qui n'est pas liée aux contraintes de conception associées aux processus de fabrication plus traditionnels.

Si vous y réfléchissez, cela prend tout son sens. Aujourd'hui, les processus de fabrication les plus largement adoptés reposent sur des méthodes soustractives, ce qui signifie qu'ils découpent ou suppriment des couches d'un bloc de matière première. Cette approche, bien que précise et efficace pour de nombreuses applications, s'accompagne de diverses limitations de conception en termes de pièces creuses ou à structure complexe avec certains angles et porte-à-faux. Le moulage par injection, bien qu'il ne soit pas en soi une technique soustractive, repose en grande partie sur des méthodes soustractives pour produire des moules, ce qui signifie que ses conceptions sont toujours limitées à ce dont les processus soustractifs, tels que l'usinage CNC, sont capables.

Comme additif approche, l'impression 3D construit des objets couche par couche, ce qui signifie qu'elle est capable de construire des géométries et des structures internes complexes tant qu'elles sont prises en charge. Pour répondre à ces nouvelles opportunités de conception, le concept de conception pour la fabrication additive, mieux connu sous le nom de DfAM, a été créé. À la base, DfAM consiste en une série de méthodes de conception qui traitent des performances, de la fabricabilité et du coût des pièces pour les technologies AM. Bien qu'encore à leurs balbutiements, les outils DfAM créent déjà des possibilités uniques en termes de conception optimisée de pièces, de structures légères et de réduction des matériaux.

Qu'est-ce que DfAM apporte à la table ?

En examinant les avantages spécifiques de DfAM, nous pouvons identifier trois domaines clés dans lesquels les outils de conception centrés sur la FA pourraient avoir le plus d'impact :la liberté de conception, la consolidation des pièces et la légèreté.

• Liberté de conception

Lorsque nous parlons d'impression 3D, la liberté de conception est toujours en tête de liste pour ses avantages. Et en effet, c'est l'une des nouveautés les plus importantes que la technologie apporte à la table. Au niveau de base, DfAM existe depuis un certain temps, permettant aux fabricants et aux fabricants d'intégrer divers taux de remplissage et structures pour accélérer le processus d'impression et réduire le matériel.

Les véritables avantages de DfAM, cependant, combinent ces deux choses et ajoutent des performances optimisées au mélange. La capacité de concevoir ou de générer des pièces avec des géométries internes complexes, des intérieurs évidés et des treillis change la donne dans l'industrie manufacturière. En externe également, DfAM permet de créer des pièces ou des produits aux formes totalement inédites, qu'il serait impossible de produire avec les procédés de fabrication traditionnels.

• Consolidation de pièces

Les fabricants des secteurs de l'aérospatiale et de l'automobile, pour n'en citer que quelques-uns, profitent des avantages de la fabrication additive en matière de consolidation de pièces. En bref, les capacités de production de la fabrication additive couplées à la DfAM permettent aux producteurs de reconcevoir des assemblages de pièces de manière innovante, en combinant plusieurs composants en une seule pièce.

L'un des exemples les plus célèbres de consolidation de pièces vient sans doute de la startup aérospatiale Relativity Space, qui a exploité l'impression 3D et DfAM pour consolider un assemblage de moteur de fusée d'environ 100 000 pièces à seulement 1 000. Grâce à l'impression 3D et à la consolidation des pièces, le moteur-fusée de Relativity est devenu beaucoup moins cher et plus rapide à produire.

• Allègement

En raison de la liberté de conception et de la consolidation des pièces, les fabricants trouvent de nouvelles façons d'atteindre les objectifs de conception, comme la réduction du poids des pièces. À mesure que le logiciel DfAM progresse, les conceptions de pièces peuvent même être générées en fonction des exigences de performance, ce qui signifie que les composants peuvent bénéficier du poids le plus léger possible sans compromettre la résistance ou l'intégrité structurelle.

La capacité de concevoir des pièces plus légères, que ce soit en intégrant des géométries internes partiellement creuses, comme des treillis, ou en consolidant plusieurs pièces en une seule, ou en créant des structures entièrement nouvelles, est essentielle pour créer des machines plus efficaces. Dans les véhicules ou les avions, par exemple, la réduction de poids conduit à une meilleure efficacité énergétique. La réduction du poids des matériaux peut également entraîner une baisse des coûts des matériaux, ce qui rend la production plus économique.

L'état du DfAM aujourd'hui

Aujourd'hui, nous assistons à un afflux de solutions logicielles DfAM, couvrant la conception générative, l'optimisation de la topologie et d'autres fonctionnalités de conception intelligentes. Les développeurs de logiciels tels que Topology, Parameters, Autodesk, Altair et d'autres proposent des outils innovants qui permettent aux fabricants non seulement de rationaliser la conception des pièces, en augmentant l'automatisation grâce à des capacités de conception et de simulation génératives, mais aussi d'exploiter les véritables avantages de la fabrication additive au niveau phase de conception.

À ce stade, les fabricants commencent seulement à tirer parti des avantages de la FA et de la DfAM, car il s'agit d'un nouveau terrain dans le secteur industriel. Heureusement, de nombreux experts et services professionnels de FA, tels que RapidDirect, peuvent aider les entreprises à adopter la fabrication additive grâce à l'exploration de la DfAM.

Aujourd'hui, nous assistons à un nombre croissant d'histoires de réussite impliquant des entreprises qui réinventent des pièces initialement fabriquées à l'aide de processus traditionnels utilisant le DfAM et l'impression 3D. À l'avenir, les logiciels DfAM et la fabrication additive ne feront que se généraliser.