4 tendances d'automatisation prometteuses dans la fabrication additive

1. Automatisation de la conception

La création d'un workflow numérique de bout en bout dans la FA commence par l'automatisation du processus de conception.

Cependant, l'automatisation de la conception en FA n'est pas facile à réaliser. La plupart des pièces AM sont encore conçues manuellement, dans la plupart des cas. Selon une étude de cas, le processus de conception de FA manuel et fastidieux peut nécessiter plusieurs heures de travail d'ingénieur et représenter jusqu'à 50 % du coût total de la pièce.

Pour rendre le processus de conception plus efficace, les éditeurs de logiciels du secteur ont fait évoluer leurs outils au cours des dernières années.

Aujourd'hui, l'industrie peut proposer des solutions automatisées qui accélèrent le processus de conception et permettent aux ingénieurs d'évaluer rapidement les options de conception avant d'imprimer quoi que ce soit sur la machine.

Par exemple, Ford a montré comment l'automatisation peut réduire le temps de conception des outils de quelques heures à quelques minutes.

En s'associant à une société de logiciels allemande, Trinckle, le constructeur automobile a eu accès à un logiciel capable de générer automatiquement la géométrie de l'outil pour s'adapter au contour de la voiture et former la base du nouveau gabarit. D'un simple clic, les ingénieurs pouvaient également ajouter des éléments tels que des poignées, des supports magnétiques pour la fixation et des guides de bord.

L'automatisation du processus de conception de cette pièce a permis d'économiser plusieurs heures de travail, réduisant l'étape de conception à seulement 10 minutes. Ford pense que cette approche a le potentiel d'économiser des milliers d'euros par outil.

Dans un autre exemple, le fabricant de matériel, Stratasys, a collaboré avec la société de logiciels, nTopology, sur une solution qui automatise la conception de gabarits et de montages pour le processus FDM.

Appelée Fixture Generator, cette nouvelle solution permet aux ingénieurs de préparer des pièces d'outillage par simple glisser-déposer. Pour ce faire, il utilise le moteur logiciel d'optimisation de la topologie de nTopology, qui optimise la conception des pièces en tenant compte de l'application finale.

Rendre les étapes de conception de la FA moins manuelles signale la maturation continue de l'industrie de l'impression 3D. L'automatisation de la conception aidera les utilisateurs de FA à réduire le temps et les coûts associés aux processus de conception manuels.

Plus important encore, il prendra en charge de nouvelles applications et de nouveaux modèles commerciaux, comme la personnalisation de masse, en transformant la production de variantes de conception en un processus automatisé et très efficace.

Lectures complémentaires :Impression 3D et personnalisation de masse :où en sommes-nous aujourd'hui ?

2. Les API ouvertes pilotent l'automatisation du partage de données AM

L'industrie de la FA est de plus en plus ouverte. La domination des systèmes propriétaires fermés touche à sa fin, car de plus en plus de fournisseurs de solutions cherchent à créer des flux de travail d'impression 3D intégrés et interopérables.

Une tendance à l'appui est l'utilisation d'interfaces de programmation d'applications (API) ouvertes. L'API est un intermédiaire logiciel qui permet à une application logicielle de communiquer avec une autre. Les API jouent un rôle essentiel dans l'intégration de systèmes disparates.

Dans la FA, où le flux de travail peut être assez compliqué et cloisonné, les acteurs du secteur reconnaissent l'importance de fournir un ensemble d'API qui permettent l'automatisation et étendent l'utilisation des données.

Récemment, plusieurs fabricants d'imprimantes 3D ont publié leurs API à des partenaires pour permettre un flux et une intégration de données transparents.

Un exemple est notre récente collaboration avec HP, alors que HP a fourni une API ouverte à intégrer à notre système MES additif. Cette intégration permet aux utilisateurs de HP Multi Jet Fusion de connecter leurs machines à notre logiciel pour surveiller et collecter des données sur leurs systèmes AM.

Dans la même veine, Stratasys a annoncé avoir amélioré la connectivité API pour ouvrir la porte à un partage de données plus facile et plus rapide entre ses imprimantes 3D et ses solutions logicielles d'entreprise.

Ces exemples montrent que l'industrie évolue dans la bonne direction pour combler l'écart entre la capacité matérielle et l'activation logicielle. Les API fourniront le pont fondamental entre les deux, aidant à créer un écosystème intégré qui prend en charge l'interopérabilité.

Pour en savoir plus : 5 tendances passionnantes dans les logiciels d'impression 3D

3. Automatiser les processus de post-production

On estime que 46 % des coûts de FA des entreprises sont associés au post-traitement, selon le 2e rapport annuel sur les tendances de post-impression de PostProcess.

Qu'il s'agisse d'un prototype, d'un outillage ou d'un produit fini, la plupart des pièces de FA nécessitent un certain niveau de post-traitement. Cela peut être aussi simple que le retrait du matériau de support, mais peut également inclure le tri, la teinture, le polissage, ainsi que d'autres processus, avant que le produit final ne soit prêt à l'emploi. La plupart des tâches de post-traitement dépendent presque entièrement du travail manuel.

Grâce aux récentes avancées en matière de matériel et de logiciels d'apprentissage automatique et de post-traitement, il est désormais possible d'automatiser presque toutes les parties du post-traitement de la FA, ce qui réduit les coûts de main-d'œuvre et améliore considérablement l'efficacité des processus.

De nouveaux systèmes font leur entrée sur le marché qui permettent d'extraire automatiquement des pièces de la plate-forme de construction d'une imprimante 3D, puis de les déplacer à l'aide de véhicules guidés vers la station de post-traitement suivante.

Un certain nombre de fournisseurs de machines de FA se sont également engagés dans l'automatisation à un niveau ou à un autre. EOS, par exemple, a développé un concept de modules partagés qui intègre les étapes d'équipement, de déballage, de transport et de tamisage du flux de travail AM, en combinant différents modules, systèmes de transport et un logiciel de centre de contrôle.

Cherchant à automatiser le processus de jet de liant, le spécialiste du jet de liant métallique, ExOne, a également publié un concept de son nouveau véhicule à guidage automatique (AGV) X1D1, conçu pour permettre un transport efficace des boîtes de construction.

Ce qui est également passionnant, c'est l'utilisation croissante de systèmes robotiques multi-axes qui transportent des pièces des imprimantes 3D aux stations de tamisage, de nettoyage et de finition de la poudre.

L'entreprise de matériel informatique Renishaw a montré comment l'utilisation de robots peut automatiser l'un des processus les plus chronophages de la FA métallique :l'enlèvement du support. L'entreprise s'est associée à une start-up, Additive Automations, qui a développé un système robotique de suppression automatisée des supports.

Les premiers résultats ont montré que l'automatisation robotique du retrait du support pouvait réduire le coût moyen par pièce de 25 %. Les robots utilisés dans ce processus ont des capteurs de force intégrés, qui collectent des données pour déterminer la géométrie des pièces AM.

Le logiciel analyse ensuite les données à l'aide de la technologie des jumeaux numériques. La sortie est ensuite utilisée pour déterminer où se trouvent les structures de support afin qu'elles puissent être retirées à l'aide d'un outil effecteur.

De plus, certaines entreprises, comme AM Flow, se spécialisent dans les solutions modulaires qui offrent une identification rapide et automatisée des pièces AM, ainsi que le tri, la cueillette, l'ensachage et le transport. À l'avenir, AM Flow souhaite développer un étiquetage d'identification automatisé, qui ouvrira la voie à une capacité complète de suivi et de traçabilité des pièces AM à travers un flux de travail numérisé de bout en bout.

L'automatisation du post-traitement dans la FA change complètement l'économie lors de l'intensification de l'utilisation de la technologie. Il permet une plus grande flexibilité dans la configuration de l'usine et permet aux fabricants d'adopter cette technologie pour une production numérique rapide.

Pour en savoir plus :combiner l'impression 3D et la robotique pour créer des usines intelligentes

4. Automatisation de la gestion des commandes d'impression 3D et de la gestion de la production AM

En plus des coûts directs associés au post-traitement manuel, il existe également des coûts cachés tels que le temps du travailleur pour la cotation des pièces et la gestion des commandes AM et le temps de l'opérateur pour la planification des travaux d'impression.

Le calcul des coûts des pièces, la saisie des données dans des feuilles de calcul et la planification de la production à l'aide de solutions maladroites peuvent prendre plusieurs heures par jour, ce qui limite la productivité de la FA.

Avec la maturation rapide de la FA, les entreprises se sont vite rendu compte qu'elles devaient automatiser les processus de gestion de la production de FA pour assurer une croissance évolutive.

Le besoin d'une plus grande efficacité de production a donné le coup d'envoi au développement de logiciels de gestion de flux de travail et d'exécution de fabrication (MES) orientés vers la technologie FA.

En savoir plus sur MES :Guide du débutant sur les systèmes d'exécution de fabrication additive

Aujourd'hui, le MES additif et les logiciels de workflow peuvent aider les entreprises à réduire leurs coûts de main-d'œuvre grâce à l'automatisation en numérisant des processus auparavant manuels.

Par exemple, une installation d'impression 3D d'une entreprise mondiale d'impression 2D et d'informatique utilise le logiciel MES d'AMFG pour établir des devis de pièces d'impression 3D et gérer les commandes. En passant des feuilles de calcul à une solution automatisée, l'entreprise a pu réduire le temps de devis de près de 80 %.

L'automatisation des processus de traitement des commandes et de gestion de la production dans la fabrication additive aidera finalement à faire de la FA plus qu'un simple outil pour les applications à faible volume. Il constituera la base d'une production de masse évolutive, intégrée et rentable.

Lectures complémentaires : Résoudre les défis de la fabrication additive avec le MES

À quelle distance sommes-nous d'une usine de FA entièrement automatisée ?

L'automatisation des processus de fabrication additive, de la conception à la finition, présente un énorme potentiel d'économies de capital en réduisant les coûts de main-d'œuvre et en augmentant la productivité.

Comme l'a montré un projet pilote appelé NextGenAM, l'automatisation peut réduire les coûts de production jusqu'à 50 %. De plus, la fabrication automatisée peut introduire plus de cohérence dans le processus en minimisant les erreurs humaines et les rebuts.

Les solutions d'automatisation disponibles sur le marché aujourd'hui ont considérablement évolué par rapport aux projets et aux pilotes à un stade précoce qu'ils étaient il y a quelques années à peine.

Pour tirer pleinement parti de l'automatisation de la FA, les entreprises doivent amorcer la transformation dès aujourd'hui afin de pouvoir transformer plus rapidement leur expérience en un avantage concurrentiel.

Comme pour de nombreuses transformations technologiques, les pionniers et les preneurs de risques prêts à parier sur l'automatisation dans la FA récolteront les fruits de la fabrication numérique du futur.

Découvrez comment vous pouvez transformer la FA grâce à l'automatisation des workflows

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