La fabrication additive est-elle faite pour vous ? Un guide de décision pratique

La fabrication additive, aussi connue sous le nom d'impression 3D, est passée d'une nouveauté futuriste à une technologie largement disponible. Même si la fabrication additive existe depuis le milieu des années 1980, la croissance de son utilisation et de sa commercialisation a explosé au cours des cinq dernières années. Les imprimantes sont devenues plus rapides, moins chères et plus compactes, sans parler de la sélection sans cesse croissante de matériaux plastiques et métalliques.

La fabrication additive repousse les limites des méthodes traditionnelles en changeant la façon dont les pièces de production sont créées et supportées. Lorsqu'elle est appliquée aux bonnes situations, la fabrication additive peut livrer des produits avec une plus grande efficacité et une performance améliorée. Les avantages ne s'arrêtent pas là ; il y a une multitude d'avantages financiers à l'impression 3D, allant de la réduction des déchets de produits au coût inférieur pour les pièces complexes en passant par les opportunités de revenus sur la production de petites quantités.

Ce guide complet couvre une profondeur d'informations concernant la fabrication additive, ses avantages, ce qu'il faut considérer pour démarrer, et plus !

Liens rapides

• Qu'est-ce que la fabrication additive ?
• 6 avantages de tirer parti de la fabrication additive dans votre usine
• La fabrication additive est-elle faite pour votre entreprise ? 5 considérations avant d'implémenter cette technologie
• Maximisez votre investissement dans la fabrication additive avec CMTC !

Qu'est-ce que la fabrication additive ?

La fabrication additive, ou impression 3D, est un processus qui crée un objet tangible à partir d'un design numérique. Alors qu'une imprimante 2D traditionnelle utilise un ordinateur pour lire un fichier et imprimer une réplique plate, bidimensionnelle sur tissu ou papier, l'impression 3D crée un objet physique à partir d'un fichier numérique, utilisant couche après couche de matériau, jusqu'à former un objet tridimensionnel complet.

Les technologies de fabrication additive construisent des objets tridimensionnels une fine couche à la fois. Chaque couche subséquente se lie à la couche précédente de matériau partiellement fondu. En d'autres termes, au lieu d'enlever du matériau pendant le processus de production pour créer des caractéristiques de pièce comme des trous, la pièce serait construite en utilisant des méthodes de fabrication additive avec le trou déjà formé dans la pièce finie.

Le matériau de couche peut être presque n'importe quel type de substance, allant de la poudre métallique, céramiques, thermoplastiques, verre — même du chocolat ! En résultat, les imprimantes 3D ne sont pas taille unique ; il y a une variété d'options pour l'impression 3D, donc le type d'imprimante varie pour différentes applications.

La fabrication additive a été utilisée pour construire des modèles physiques, prototypes, composants d'outillage et pièces de production dans une variété de médias, y compris métal, plastique et matériaux composites. Presque n'importe quelle forme peut être reproduite sur une imprimante 3D, et les pièces peuvent être fabriquées dans une variété de couleurs et même avec plus d'un matériau.

6 avantages de tirer parti de la fabrication additive dans votre usine

L'impression 3D a été saluée pour ses capacités innovantes de fabrication industrielle. Il y a plusieurs avantages qui font de cette technologie de fabrication un atout précieux championné par des entreprises du monde entier, y compris :

Coûts de développement réduits

Cette technologie de fabrication avancée a le stéréotype d'être quelque peu coûteuse, en raison de son coût initial. Cependant, les coûts de développement réduits à long terme produisent des avantages d'économie d'argent.

En termes de coûts d'exploitation de la machine, cela dépend de la taille de l'imprimante 3D. La plupart des imprimantes 3D de bureau utilisent autant d'énergie qu'un ordinateur portable, tandis que certaines grandes imprimantes 3D industrielles utilisent une quantité significativement plus grande. Pourtant, leur capacité à produire des objets complexes en une seule étape résulte en une plus grande efficacité et productivité.

L'un des principaux avantages de l'impression 3D est le coût réduit de la main-d'œuvre. Hormis le post-traitement, la plupart des imprimantes sont auto-suffisantes et ont à peine besoin d'assistance d'un opérateur. Les coûts de main-d'œuvre pour une imprimante 3D sont essentiellement inexistants, comparés à la fabrication traditionnelle où des opérateurs hautement qualifiés sont généralement nécessaires.

De plus, la fabrication additive à bas volumes est compétitive en coût comparée à la fabrication traditionnelle. Il est significativement moins cher d'imprimer des prototypes en 3D plutôt qu'avec d'autres méthodes de fabrication, comme le moulage par injection, les matrices traditionnelles, moules, fraisage et usinage.

Moins de déchets de produits

En concevant des brouillons dans un programme informatique et en les envoyant à imprimer, le temps pour créer et produire de nouveaux designs est drastiquement raccourci avec moins de déchets. Ce processus numérique-à-numérique élimine les étapes intermédiaires additionnelles du prototypage traditionnel.

De plus, l'impression 3D a un délai d'exécution accru. Avec la capacité de créer des itérations rapides, l'impression 3D identifie les problèmes d'ingénierie et de design qui auraient pu prendre des semaines, sinon des mois, à découvrir dans la fabrication traditionnelle.

La fabrication additive permet la création de designs complexes qui sont normalement trop difficiles ou trop chers à construire. Le développement de processus peut être accompli en moins de temps avec de l'argent dépensé sur la conception et la construction de prototypes avec des méthodes traditionnelles, comme les moules et matrices. Il y a aussi moins de déchets de produits du besoin de jeter des moules pour des pièces et caractéristiques qui ont changé dans les itérations de prototype.

Les décisions sur les designs finaux de pièces peuvent être atteintes plus vite car le temps requis pour une conception et création efficaces est réduit. Globalement, la fabrication additive offre un processus de conception plus efficace et efficient avec moins de déchets et des dépenses réduites.

Qualité des produits améliorée

Les avantages de l'impression 3D s'étendent à fournir une meilleure qualité de design de produit et de développement de processus. La fabrication additive permet aux fabricants de créer des produits supérieurs car les problèmes de design, comme la mauvaise ergonomie, peuvent être identifiés tôt et résolus rapidement. En résultat, la qualité des pièces peut être améliorée avec un meilleur design final avec l'impression 3D.

De plus, cette avancée technologique permet aux ingénieurs de construire des pièces complexes et complexes qui ne sont pas rentables ou même possibles avec les méthodes de fabrication typiques. Les ingénieurs ne sont plus restreints aux limitations de l'équipement traditionnel ; certaines pièces qui étaient conçues comme des assemblages nécessitant assemblage, fixation ou soudage peuvent être imprimées comme une seule pièce. Cela réduit les déchets tout en ajoutant souvent une plus grande solidité et durabilité au produit et réduit les points de défaillance potentiels.

L'impression 3D peut aussi créer des pièces à partir d'une variété de substances différentes, comme les thermoplastiques. Certains de ces matériaux peuvent réduire substantiellement le poids tout en maintenant la solidité et l'intégrité. C'est exceptionnellement utile quand les ingénieurs veulent maintenir la solidité mais réduire le poids.

La fabrication additive peut être une technologie précieuse pour créer des produits durables qui peuvent maintenir une utilisation continue grâce à leur qualité améliorée.

Véritablement prototypage rapide

Vous souvenez-vous quand le prototypage « rapide » signifiait un délai de semaines ou mois pour concevoir et fabriquer ? C'était principalement dû au besoin de fabriquer un outil ou un gabarit de prototype et probablement d'externaliser une partie de ce travail, car de nombreux fabricants se concentraient sur la production, mais ne voulaient pas attacher du temps précieux pour produire une seule pièce de prototype.

Avec la fabrication additive, vous pouvez concevoir et produire un prototype sur une imprimante 3D en heures — pas semaines ! Au lieu de concevoir pour la fabrication, vous pouvez maintenant fabriquer pour le design. En plus, les pièces peuvent être produites pour répondre spécifiquement à des spécifications clients complexes. C'est un changeur de jeu pour le prototypage.

Qu'est-ce que cela signifie pour votre entreprise ? Avec un investissement relativement petit dans une imprimante 3D et l'expertise, vous pouvez maintenant rapidement produire des maquettes d'un nouveau produit et l'avoir dans les mains du client en quelques jours. De plus, vous pouvez produire une pièce pour répondre à un créneau de marché très spécifique, ce qui pourrait mener à la production de produits à marge bénéficiaire élevée.

Un moyen d'attirer talents, expertise et enthousiasme vers votre entreprise

Dans le deuxième article de notre série de billets de blog sur l'attraction de la génération milléniale, « Comment attirer les milléniaux et préserver l'avenir de la fabrication », nous avons discuté de l'incorporation de la fabrication additive et d'autres nouvelles technologies dans votre lieu de travail pour attirer des travailleurs qualifiés de cette population. Comme indiqué dans cet article, vous pouvez utiliser l'équipement de fabrication additive pour attirer de jeunes travailleurs qualifiés vers votre installation.

La fabrication additive est-elle faite pour votre entreprise ? 5 considérations avant d'implémenter cette technologie de fabrication

Comme avec l'implémentation de tout changement substantiel dans votre processus de fabrication, il y a plusieurs facteurs à considérer et explorer avant d'apporter une nouvelle technologie dans votre entreprise.

Reconnaître le changement d'état d'esprit associé à la fabrication additive

Bien que la fabrication additive soit un outil puissant pour les fabricants, l'utilisation efficace de la fabrication additive nécessite un changement d'état d'esprit pour les ingénieurs de conception et les gestionnaires d'entreprise. La fabrication additive va à l'encontre de nombreux principes que la plupart des ingénieurs de conception, mécaniques et industriels apprennent à l'école.

Par exemple, traditionnellement, des tôles de métal ont été utilisées comme matière première pour un processus de fabrication métallique. Ces tôles sont découpées au laser pour produire une forme. Le travail des ingénieurs de conception a été de commander la bonne taille de tôle d'acier et de concevoir le programme pour optimiser l'imbrication des pièces dans cette tôle pour minimiser la ferraille. Moins d'acier enlevé, plus bas les coûts de ferraille, et plus hauts les profits.

Dans le cas de la fabrication additive, au lieu de se concentrer sur la réduction de la quantité de matériau enlevée d'un processus, vous construisez un produit en ajoutant du matériel là où c'est nécessaire ou en l'enlevant dans la phase de design pour produire une pièce. Donc, au lieu de découper une forme dans une tôle d'acier, vous construisez la même pièce en utilisant une imprimante 3D. Si vous n'aimez pas la forme ou les caractéristiques, changez simplement le modèle et imprimez-en un autre ! Une fois que vous avez un design qui vous plaît, vous pouvez en imprimer autant de copies que vous avez besoin.

Comme vous pouvez le voir, l'état d'esprit de conception est retourné sur sa tête quand la fabrication additive est impliquée. Les considérations passent de la réduction de la quantité de matériau enlevée à l'optimisation du design de la pièce et puis la construction d'une pièce, une par une.

Voici quelques façons simples et relativement peu coûteuses de reformer vos ingénieurs de conception pour travailler avec les technologies d'impression 3D :

Apprendre

De nombreuses universités et collèges communautaires ont développé des programmes de fabrication additive. Ceux-ci peuvent aller de spécialisations de diplôme et programmes de certificat à des ateliers et séminaires de fabrication additive. Les événements de fabrication additive offrent aussi des opportunités pour les ingénieurs et gestionnaires d'entreprise d'en apprendre plus sur la technologie, ce qui est critique pour tout changement de processus significatif.

Lire

Des magazines, comme Make Magazine, sont publiés pour présenter des exemples de matériaux 3D et fournir des comparaisons entre modèles d'imprimantes pour que vous puissiez sélectionner le bon pour votre entreprise. Internet contient aussi une mine de données sur la fabrication additive et l'impression 3D. Notre site web a une section entière consacrée aux informations et ressources sur la fabrication additive.

Réseauter

Demandez autour de vous et connectez-vous avec des fabricants locaux qui utilisent l'impression 3D. Apprenez comment ils utilisent ses fonctionnalités et optimisent ses capacités. Les réseaux de fabricants, la chambre de commerce locale et les événements sont des endroits où vous pourrez peut-être trouver d'autres utilisateurs de la technologie.

Expérimenter

Le coût des imprimantes 3D personnelles et de bureau a chuté dramatiquement à mesure que plus de modèles sont introduits et que la concurrence augmente sur ce marché. Une mini-imprimante de bureau peut être achetée pour aussi peu que 500 $. Si vous envisagez d'incorporer la fabrication additive dans vos opérations, achetez-en une ou quelques-unes et fournissez-les à vos ingénieurs, comme le fait Ford Motor Company. Il n'y a pas de meilleure façon d'apprendre sur la technologie et de changer l'état d'esprit qu'en laissant les concepteurs et ingénieurs jouer avec la technologie. Une fois que les capacités de l'additif sont mieux comprises par vos concepteurs et ingénieurs, identifier la bonne technologie additive de grade industriel pour les besoins de votre entreprise sera bien plus facile.

Les nouvelles technologies peuvent faire peur, mais elles peuvent aussi être excitantes ! La promesse de la fabrication additive dans les cinq prochaines années est palpitante, de la production de prothèses personnalisées fonctionnelles à l'utilisation de l'impression 3D dans la majorité des salles de classe élémentaires et des foyers.

Maximisez votre investissement dans la fabrication additive avec CMTC !

Et si vous ne savez pas comment utiliser une imprimante 3D ? Quand la fabrication additive est arrivée sur le marché pour la première fois, il n'y avait que quelques ressources pour aider les fabricants à utiliser la technologie, et celles qui existaient avaient tendance à être très chères. Il y a d'autres moyens gratuits ou peu coûteux pour familiariser votre entreprise avec la technologie additive et les applications possibles à votre situation. CMTC parraine des webinaires sur la fabrication additive, qui incluent des présentations d'experts et des ressources dans le domaine de la fabrication additive.

Alors que la demande pour des pièces personnalisées continue d'augmenter, les processus de fabrication additive continueront de devenir de plus en plus pertinents dans le futur. Les fabricants d'équipements AM prédisent qu'à mesure que plus d'entreprises commencent à adopter ces technologies, ce n'est qu'une question de temps avant que l'avenir de la fabrication ne soit complètement transformé.

CMTC reconnaît l'importance de cette voie à suivre et est là pour vous aider à transformer votre entreprise manufacturière avec la fabrication additive. Contactez-nous pour en savoir plus !