Comment les équipementiers automobiles peuvent résoudre les problèmes de fabrication additive grâce à la numérisation

[Crédit image :BMW]

Le marché de l'impression 3D automobile devrait atteindre 9 milliards de dollars d'opportunités d'ici 2029. L'automatisation des opérations de FA sera déterminante pour stimuler cette croissance.

Ci-dessous, nous explorons les défis auxquels sont confrontés les utilisateurs de FA dans l'industrie automobile qui peuvent entraver cette croissance et comment la numérisation et les logiciels peuvent aider à relever ces défis de front.

Fabrication additive dans l'industrie automobile 

Parfaitement pour une industrie qui se concentre sur le déplacement des personnes et des choses, l'industrie automobile est au milieu d'un changement majeur.

Les pénuries de semi-conducteurs, les changements imminents des normes d'efficacité énergétique et l'augmentation continue des véhicules électriques et hybrides dans le monde font partie des tendances notables qui façonneront l'industrie automobile en 2021. 

Dans le même temps, les équipementiers et fournisseurs automobiles sont aux prises avec les effets de la pandémie. La pandémie de COVID-19 a mis un frein aux ventes d'automobiles, en particulier au cours de ses premiers mois. En fin de compte, les ventes de 2020 ont chuté d'environ 15 % d'une année sur l'autre, indiquant une baisse massive pour l'industrie.

Dans le cadre de ces tendances, les constructeurs automobiles ont réalisé des investissements stratégiques dans la fabrication flexible et la résilience de la chaîne d'approvisionnement. Cela inclut la possibilité d'intégrer plus rapidement les modifications de conception, d'améliorer l'efficacité de la chaîne de montage avec des outils plus ergonomiques et de fournir de l'agilité avec des pièces de rechange à la demande.

La fabrication additive a contribué à aider les constructeurs automobiles à dynamiser leur industrie grâce à une fabrication flexible.

D'une part, la technologie a été ancrée dans le développement de produits automobiles, permettant aux concepteurs d'itérer et de valider des conceptions plus rapidement avec des prototypes imprimés en 3D. D'autre part, les principaux constructeurs automobiles ont également étendu leur utilisation de l'impression 3D pour les outils de chaîne de montage, les pièces détachées et les pièces automobiles finales.

L'utilisation croissante de la FA dans la production est également en partie due à l'essor des véhicules électriques. Les voitures électriques doivent être plus légères pour être plus économes en énergie.

La réduction du poids des composants nécessite de nouvelles approches de la conception des composants sous le capot. La FA est l'une de ces technologies qui permet un allégement et de nouvelles conceptions impossibles avec les méthodes de fabrication traditionnelles.

Cela dit, à mesure que l'utilisation de la FA dans l'automobile augmente, la complexité de la gestion de la production de la FA augmente, y compris l'exécution des commandes, le contrôle de la qualité et la gestion de la chaîne d'approvisionnement. Que ce soit pour le prototypage ou la production en série, les constructeurs automobiles qui utilisent la FA en interne doivent relever de nombreux défis.

Ci-dessous, nous explorons les défis les plus urgents et comment l'automatisation numérique peut aider les constructeurs automobiles à maximiser la productivité de leur FA.

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• Comment l'impression 3D transforme-t-elle l'industrie automobile ?
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• 10 exemples passionnants d'impression 3D dans l'industrie automobile en 2021

Cinq défis d'impression 3D que les constructeurs automobiles peuvent résoudre grâce à la numérisation 

1. Assurer un délai d'exécution plus rapide des prototypes 

Alors que les équipementiers s'efforcent d'abord d'apporter des fonctionnalités avancées sur les routes, la demande de prototypage rapide est de plus en plus forte. Que les constructeurs automobiles aient besoin de visualiser des concepts ou de tester des idées avec des prototypes fonctionnels, l'impression 3D s'avère une technologie idéale.

Cependant, la gestion d'une installation ou d'un laboratoire de RP comporte son propre ensemble de défis. Par exemple, collecter manuellement les commandes des clients (qui arrivent souvent par e-mail ou par téléphone), les citer et renvoyer les devis peuvent souvent être des activités non optimisées qui prolongent les délais.

La gestion manuelle de l'étape de commande et à l'aide d'outils cloisonnés tels que des feuilles de calcul est sujette aux erreurs et laisse peu de possibilités d'amélioration.

Une meilleure solution serait de standardiser et d'automatiser le processus de collecte des demandes d'impression 3D. Une façon de le faire est de mettre en œuvre une plate-forme qui permet aux utilisateurs, par ex. ingénieurs, de demander une pièce via un portail dédié en téléchargeant un fichier 3D et en choisissant un matériau et une technologie adaptés.

Cela signifie qu'ils peuvent passer une commande en quelques minutes sans avoir besoin de communiquer avec les assistants de laboratoire RP et être automatiquement informés de chaque étape du flux de production de leur prototype.

Une fois la commande dans le système, les responsables du laboratoire RP peuvent suivre les commandes entrantes, les hiérarchiser et planifier la production. Le processus de soumission des commandes commence à fonctionner comme une machine bien huilée grâce à l'automatisation, ce qui fait gagner du temps que les responsables auraient autrement consacré à la collecte et à l'organisation manuelle des données.

La vitesse étant une priorité absolue pour les constructeurs automobiles, plus les concepteurs peuvent recevoir leurs prototypes rapidement, plus ils seront agiles pour tester et valider les idées de produits. Le développement accéléré des produits, à son tour, permet d'accélérer la mise sur le marché des nouveaux véhicules et d'avoir une longueur d'avance sur la concurrence.

2. Meilleur contrôle de la chaîne d'approvisionnement AM et du workflow d'externalisation

L'industrie automobile est une chaîne intégrée de fournisseurs, de fabricants et de consommateurs. Un produit prêt à l'emploi, comme une voiture ou un autre type de véhicule, se compose de plusieurs centaines voire plusieurs milliers d'éléments fabriqués et fournis par différentes sociétés, souvent situées dans différents pays.

La chaîne d'approvisionnement de la FA automobile est tout aussi complexe :les équipementiers automobiles cherchant à installer des pièces imprimées en 3D dans leurs voitures doivent collaborer avec différents fournisseurs pour assurer la production et la distribution des pièces dans les délais.

Cependant, comme le montrent nos multiples conversations avec les clients, pour de nombreux constructeurs automobiles, l'approvisionnement en pièces AM auprès de fournisseurs tiers est inefficace. Le processus implique souvent des échanges d'e-mails et d'appels pour discuter et convenir des prix, et le faire manuellement entraîne un manque de transparence et d'agilité.

La chaîne d'approvisionnement de FA est un domaine complexe à maîtriser, mais voici quelques conseils pour gérer plus efficacement la chaîne d'approvisionnement de FA :

• Intégrez tous les fournisseurs et fabricants de pièces sur une plate-forme centralisée de commande et de chaîne d'approvisionnement AM. Un réseau intégré de fournisseurs et de sous-traitants vous permet de comparer les délais et les coûts de production, facilitant ainsi le choix du fournisseur le plus adapté.
  
  
• Géré via un MES additif, un réseau de fournisseurs intégré permet de fluidifier le flux des commandes par un routage automatisé. Cela permet à tout le monde dans la chaîne d'approvisionnement automobile d'être prêt à recevoir et à traiter les commandes rapidement.
  
  
• Enfin, la collaboration avec les fournisseurs via une plate-forme centralisée crée une visibilité pour les pièces et les projets AM et vous permet d'identifier les retards ou d'autres problèmes dès le début.

3. Assurer la répétabilité du processus AM et la qualité des pièces

L'efficacité de la production et la qualité des pièces sont primordiales lors de l'impression 3D de pièces automobiles.

Cependant, alors que les processus de fabrication traditionnels sont bien compris, l'industrie cherche toujours les meilleures approches de la FA qui garantiront une qualité répétée.

En FA, les pièces sont produites en petits lots, potentiellement dans différentes usines. Sans moyen d'obtenir une production constante à chaque fois, il est difficile pour les fabricants de s'assurer que les pièces sont toujours fabriquées selon les spécifications exactes.

Pour garantir une FA reproductible et des pièces finies de haute qualité, les constructeurs automobiles doivent établir un flux de travail standardisé.

La standardisation des opérations de FA nécessitera une gestion efficace des systèmes et des processus de FA, une automatisation et un niveau élevé de connectivité pour offrir une visibilité complète du flux de travail.

Les équipementiers et fournisseurs automobiles ont donc besoin d'un système de gestion de la fabrication additive numérique, comme le MES additif.

Les MES additifs modernes offrent des outils puissants prenant en charge des opérations de FA standardisées et cohérentes.

Additive MES permet aux utilisateurs de contrôler les opérations en ajoutant des numéros de série uniques aux pièces et en définissant des règles qui automatisent le flux de pièces à travers différentes étapes de production. Par exemple, une fois la commande confirmée, le système peut attribuer automatiquement des pièces de la commande à des machines spécifiques en fonction de paramètres définis tels que le matériau, la technologie, la priorité et la disponibilité de l'imprimante 3D.

Ensuite, une fois l'impression terminée, le logiciel MES peut suivre davantage les pièces pendant les opérations de post-traitement et les contrôles de qualité jusqu'à la livraison, en conservant un seul fil numérique.

Lorsque le logiciel contrôle les processus, il élimine la possibilité d'erreurs telles que l'affectation de pièces à la mauvaise machine ou le non-respect des délais en raison de priorités de commande désordonnées.

De plus, un système numérique simplifie le contrôle qualité et les vérifications d'audit. Lorsque les données sont centralisées et que toute modification y est enregistrée et suivie, il devient plus facile de suivre la qualité et de certifier les processus conformément aux normes de l'industrie.

4. Maximiser la productivité d'un laboratoire de fabrication additive

Lors de la gestion d'une installation ou d'un laboratoire de FA automobile, il est essentiel d'améliorer la productivité pour obtenir un retour sur investissement plus élevé sur des équipements et des matériaux d'impression 3D coûteux.

Mais comment mesurer la productivité de vos équipements de fabrication ? Comment obtenez-vous des informations pour améliorer vos processus ?

Sans la bonne technologie, mesurer la productivité de la ligne de production AM devient ardu. Cela est particulièrement vrai si vous utilisez des feuilles de calcul, du papier ou des plates-formes logicielles disparates.

Les outils manuels déconnectés ne sont pas adaptés à la tâche de suivi et de mesure de la productivité de vos systèmes de FA. Ils n'offrent tout simplement pas le niveau de visibilité dont vous avez besoin pour exécuter efficacement la production AM.

Pour mieux suivre la productivité, vous pouvez utiliser un système MES additif intégré qui se connecte aux systèmes AM et génère des rapports sur des mesures cruciales, telles que le rendement, les taux d'échec par rapport à la réussite et le temps de disponibilité de la machine.

Armés des données, les responsables de laboratoire peuvent identifier les goulots d'étranglement, tels que les équipements sous-performants, et prendre des mesures proactives pour maintenir l'efficacité. Les données sur les performances du laboratoire AM peuvent encourager les responsables à prendre des décisions commerciales cruciales pour augmenter la productivité, telles que l'optimisation des paramètres de la machine ou l'affectation de plus d'opérateurs à des tâches spécifiques.

5. Produire des pièces de manière flexible et au point de besoin

L'une des plus grandes opportunités débloquées par l'impression 3D est la fabrication de pièces ou d'outils à la demande et en quantités flexibles.

Cependant, pour que ce processus soit efficace et reproductible, les fabricants ont besoin d'une base de données complète de fichiers AM et de données de production qui leur permettra de trouver, de commander et de produire des pièces et des outils à la demande.

L'absence du bon système pour maintenir une telle base de données annule les avantages de l'impression 3D à la demande. Par exemple, stocker des fichiers d'impression 3D dans des dossiers ou les envoyer par e-mail peut rapidement entraîner le partage de fichiers en double ou même obsolètes.

De plus, le stockage non optimisé des données d'impression 3D ne peut pas prendre en charge l'agilité de la fabrication. Trouver la version correcte des fichiers, revérifier leurs exigences de production et ensuite les envoyer en production peut prendre beaucoup de temps pour les responsables de laboratoire de FA.

Une meilleure approche de la production à la demande serait d'établir un catalogue numérique de pièces qui stocke les dernières versions des modèles CAO, ainsi que leurs exigences de production.

Un système de stockage de fichiers unique permet de trouver plus facilement le fichier de conception et toutes les informations nécessaires sur la pièce, comme le processus et le matériau requis.

Un avantage supplémentaire d'un inventaire de pièces virtuel est sa capacité à se connecter à vos autres applications logicielles, comme ERP et MES.

Lier numériquement votre inventaire virtuel et votre logiciel de gestion de la production présente deux avantages fondamentaux. Premièrement, il permet aux utilisateurs AM de commander des pièces d'un simple clic. Et deuxièmement, les planificateurs de production AM peuvent être informés de la commande instantanément et programmer les pièces pour la production sans un processus fastidieux de va-et-vient.

Lire aussi :4 façons d'utiliser l'inventaire numérique pour prendre en charge vos opérations de fabrication additive

Propulser la croissance de la FA automobile grâce à la numérisation

La fabrication additive aide les constructeurs automobiles et les fournisseurs à s'adapter au changement et à innover plus rapidement. Cependant, pour exploiter pleinement le potentiel de la FA, les utilisateurs de technologies doivent garantir l'efficacité et l'évolutivité de l'impression 3D.

Pour soutenir la croissance de la FA, les constructeurs automobiles avant-gardistes se tournent vers la numérisation des processus de flux de travail critiques. La numérisation présente de nombreux avantages pour la gestion des opérations de FA, notamment des commandes et une planification de la production rationalisées, des chaînes d'approvisionnement intégrées et des inventaires virtuels pour la fabrication additive à la demande.

Mais pour tirer le meilleur parti de la numérisation, elle doit être basée sur une plate-forme centralisée pouvant connecter différentes parties des opérations de FA pour une visibilité et une traçabilité complètes.

Une telle plate-forme peut être trouvée dans le MES additif. Alors que les constructeurs automobiles accélèrent le développement de produits et introduisent des pièces automobiles optimisées à l'aide de l'impression 3D, les solutions numériques, comme le MES, les aident à le faire plus efficacement, ouvrant des opportunités pour une meilleure prise de décision, une optimisation des processus et une croissance évolutive.

Découvrez comment AMFG peut vous aider

Grâce à la connectivité du système, à l'automatisation des flux de travail et à une vaste gamme d'intégrations logicielles, notre MES additif et notre logiciel de flux de travail offrent une solution complète pour aider les utilisateurs de FA automobile à réaliser des processus de FA connectés et évolutifs dans leurs organisations et chaînes d'approvisionnement.