6 façons de réduire les coûts de fabrication grâce à l'impression 3D

Les développements de l'impression 3D ont montré que la technologie devient plus rapide, les processus plus automatisés et les volumes de production en augmentation. L'impression 3D a maintenant évolué à un point où elle offre une valeur de production significative aux entreprises. L'un des aspects de cette valeur est la capacité de réduire considérablement les coûts de fabrication dans tous les domaines de la fabrication, de la conception au développement et à la production de produits. Avec l'impression 3D montrant sa valeur à toutes les étapes de la fabrication, nous partagerons les 6 façons dont la technologie peut aider les entreprises à réduire leurs coûts de fabrication.

1. Développement de produits

Le développement de produits ou, plus précisément, le prototypage rapide reste l'un des principaux cas d'utilisation de l'impression 3D, et pour cause. L'utilisation de l'impression 3D pour le prototypage peut aider les entreprises à réduire considérablement les coûts de développement de nouveaux produits. Étant donné que l'impression 3D est basée sur des données de CAO numériques, la réalisation d'itérations d'un prototype nécessite simplement une modification de la conception. Cela signifie que les entreprises peuvent faire plusieurs itérations d'un produit beaucoup plus rapidement et à un coût beaucoup plus bas que les méthodes de fabrication conventionnelles. Des itérations de conception plus rapides signifient à leur tour une phase de développement de produit accélérée, car les défauts du produit peuvent être corrigés et des améliorations apportées au début de la phase de conception, ce qui minimise la probabilité d'erreurs coûteuses.

Une autre façon de réduire les coûts de l'impression 3D associé au développement de produits est en minimisant la quantité de travail nécessaire pour produire des modèles, des outillages et des pièces prototypes. Cela est particulièrement vrai pour le prototypage des métaux, qui peut souvent être très laborieux et coûteux. Cependant, des entreprises comme Desktop Metal et Markforged proposent des solutions d'impression 3D économiques pour le prototypage fonctionnel des métaux.

2. Réduction des coûts des matériaux 

La réduction des coûts des matières premières est une autre raison de considérer l'impression 3D comme une alternative de production viable. Étant donné que la matière première de l'impression 3D est ajoutée couche par couche et uniquement lorsque cela est nécessaire, le processus d'impression réduit considérablement les déchets de matière. Contrairement aux méthodes de fabrication soustractives, qui produisent généralement plus de déchets de matériaux, l'impression 3D est économe en ressources, en particulier lorsque des matériaux de grande valeur sont utilisés.

L'impression 3D vous permet également de réduire la quantité de matière nécessaire pour produire une pièce, l'allègement du métal en est un excellent exemple. L'allègement des métaux fait référence à la pratique consistant à alléger les pièces métalliques à l'aide des technologies d'impression 3D. Dans des industries comme l'aérospatiale et les sports mécaniques, où même un kilogramme économisé peut se traduire par des économies de coûts significatives, l'impression 3D est l'un des rares moyens de produire des pièces métalliques légères de manière rentable.

Avec la fabrication soustractive, enlever de la matière à une pièce afin de réduire son poids la rend plus chère. La découpe, le perçage et l'usinage nécessitent un travail supplémentaire et impliquent donc un surcoût. Avec l'impression 3D, la complexité liée à la production de structures légères ne s'accompagne pas d'un coût supplémentaire. En fait, c'est tout le contraire :plus la pièce est légère, plus le processus de production est économique et rapide.

3. Nouvelles opportunités de conception

L'impression 3D permet aux concepteurs de produits et aux ingénieurs d'expérimenter des conceptions et des géométries complexes qui ne peuvent être obtenues avec aucune autre méthode de fabrication. Pour les entreprises tournées vers l'avenir, il s'agit d'un autre moyen de réaliser des économies tout en maintenant l'innovation des produits.

Un exemple de cela à l'œuvre est dans le domaine de la consolidation de pièces, où la conception pour la fabrication additive peut permettre de réaliser de réelles économies de coûts. Alors qu'avec la fabrication traditionnelle, plusieurs composants doivent être produits et ensuite assemblés pour créer la pièce finale, l'impression 3D offre une approche différente. Grâce à cette technologie, une pièce composée de plusieurs composants distincts peut être imprimée en une seule pièce intégrée. L'utilisation de techniques de consolidation de pièces de cette manière permet aux fabricants de réaliser des économies de coûts significatives, y compris les coûts de main-d'œuvre associés aux travaux d'assemblage, des coûts d'inventaire réduits (car moins ou même pas de composants supplémentaires doivent être achetés et stockés) et des coûts de maintenance inférieurs, car le les performances de la pièce sont améliorées.

À ce jour, l'une des plus grandes réussites de l'utilisation de l'impression 3D pour réduire le nombre de pièces vient de GE. L'entreprise a utilisé l'impression 3D pour réduire le nombre de composants de son nouveau turbopropulseur General Electric Catalyst de 845 à seulement 11. Selon GE, la nouvelle approche de la conception réduit non seulement le coût global, mais réduit également la consommation de carburant de 20% et réduit le poids total du moteur. En regroupant les pièces dans le moteur, il y a moins de pièces qui doivent être conçues, certifiées, inspectées et fabriquées.

4. Production à faible volume

Il existe de nombreux cas dans lesquels les volumes de production ne justifient pas un investissement dans un outillage de production très coûteux. Pour cette raison, les techniques de fabrication conventionnelles, telles que le moulage par injection, sont généralement inadaptées à la production à faible volume. Cependant, à mesure que l'impression 3D évolue vers une technologie de production, cela a ouvert de nouvelles opportunités pour un moyen plus rentable de fabriquer des produits en petits lots. Avec des coûts d'outillage et d'installation nuls, l'impression 3D devient une solution idéale pour livrer des pièces en petites quantités.

Alors que la production à faible volume est un cas d'utilisation convaincant pour l'impression 3D, plusieurs entreprises recherchent des moyens de pousser la technologie vers une productivité encore plus grande. Par exemple, Betatype, un spécialiste britannique de la fabrication additive, a récemment défrayé la chronique avec ses pièces automobiles imprimées en 3D. L'entreprise a pu optimiser deux imprimantes 3D métal pour livrer 384 pièces métalliques en une seule construction en seulement 34 heures. En comparaison, il a fallu 400 heures pour fabriquer ce nombre de pièces à l'aide d'une imprimante 3D non optimisée. Le coût par pièce a également été réduit de 40 $ à moins de 4 $. La société affirme qu'"avec une installation de 7 machines exécutant ce processus optimisé, les volumes peuvent approcher 1 million de pièces par an - des pièces plus fonctionnelles et plus rentables".

5. Coûts d'outillage réduits

Les coûts de fabrication peuvent être considérablement réduits par des aides à la production d'impression 3D, telles que des gabarits et des montages. Les gabarits et les montages sont souvent sous-traités à des fournisseurs externes, où ils sont usinés CNC ou soudés et assemblés manuellement. Cependant, les gabarits et accessoires d'impression 3D en interne peuvent s'avérer être une alternative beaucoup plus rapide et moins chère.

Volkswagen Autoeuropa imprime des outils personnalisés depuis plusieurs années, à l'aide d'imprimantes 3D Ultimaker. La technologie permet à l'entreprise de créer des gabarits et des montages légers, conçus pour une meilleure ergonomie et des performances améliorées. Plus impressionnant encore, l'impression 3D en interne aide Volkswagen Autoeuropa à réaliser plus de 90 % de réduction des coûts par rapport à l'approvisionnement externe des outils.

6. Pièces détachées d'impression 3D

De nombreuses industries maintiennent un stock de pièces détachées dont la demande est peu fréquente et faible, ce qui peut s'avérer une dépense coûteuse. Avec l'impression 3D, il n'est pas du tout nécessaire de tenir un inventaire de ces pièces de rechange. En tirant parti de la technologie, les fabricants peuvent produire des pièces de rechange à la demande, ce qui réduit le nombre de pièces stockées et, par conséquent, les coûts d'inventaire.

Avec l'avènement de la fabrication distribuée, les équipementiers et les fournisseurs de pièces détachées prennent également des mesures pour établir des installations de FA localisées pour l'impression 3D de pièces détachées plus proches des clients. Cela conduit à une livraison plus rapide et plus simple, réduisant les coûts logistiques et réduisant la complexité de la chaîne d'approvisionnement.