Fusion de l'impression 3D et de la robotique : pionnières des solutions d'usines intelligentes

L'intégration de l'impression 3D avec les robots industriels émerge comme une stratégie puissante pour la prochaine génération de fabrication.

Deux forces principales pilotent cette tendance : le besoin de produire des pièces grandes et haute précision additivement, et l'opportunité d'intégrer l'impression 3D dans des lignes de production entièrement automatisées et numériques. Alors que l'industrie se dirige vers la digitalisation, la fabrication additive robotisée se démarque comme un facteur clé des usines intelligentes.

Comment la robotique et l'impression 3D travaillent ensemble

La synergie peut être réalisée de deux manières principales :

• Bras robotiques équipés de têtes de dépôt de matériau. Stratasys a démontré cette approche avec son Démonstrateur d'Impression 3D Composite Robotique à l'IMTS 2016. Le système combinait une tête d'extrusion FDM avec un robot industriel à 8 axes, produisant des pièces thermoplastiques plus grandes, plus légères et plus précises.
• Solutions intégrées où les robots assistent le processus d'impression. Le robot industriel de Voodoo Manufacturing automatise la tâche manuelle d'échange de plateaux de construction, augmentant la productivité au sol d'usine. Methods 3D a présenté le lavage, durcissement et finition de pièces imprimées pilotés par robot Fanuc au même événement.

Avantages clés de la fabrication additive robotisée

Pièces plus grandes, complexes

Les robots offrent une haute répétabilité et une liberté multi-axes, tandis que l'impression 3D excelle à créer des géométries complexes rapidement et rentablement. Ensemble, ils permettent la production d'objets véritablement à grande échelle.

Fabrication en forme libre

Un bras robotique multi-axes peut imprimer à des angles variés, éliminant le besoin de structures de support. Les porte-à-faux deviennent faisables en réorientant la plateforme de construction, élargissant les possibilités de conception.

Réduction du gaspillage de matériau

Le matériau est déposé uniquement là où il est nécessaire, faisant de l'impression 3D robotisée une approche de fabrication durable qui préserve les ressources.

Bien que encore naissante, le marché de la fabrication additive robotisée s'étend sur plusieurs secteurs. Par exemple, le système de Fabrication Additive Robotique (RAM) de Viridis3D, développé avec EnvisionTEC, utilise la technologie binder jetting sur un robot ABB pour construire des pièces à base de sable. Hazleton Casting Company crédite RAM d'avoir révolutionné la production de noyaux de sable personnalisés.

Cas d'utilisation réels

La construction bénéficie significativement. La startup française XtreeE équipe un robot ABB d'une extrudeuse à béton, imprimant des structures jusqu'à 14 m de haut. Leur portefeuille inclut panneaux de façade, colonnes, bancs et pavillons, tous conçus avec la liberté du mouvement robotique.

La fabrication additive métallique voit aussi l'intégration robotique. MX3D Metal combine un robot industriel avec une unité de soudage pour produire de grandes constructions métalliques en forme libre. Leur pont en acier de 12 mètres, fabriqué l'an dernier, illustre cette capacité.

La société londonienne Ai Build développe des têtes robotiques pilotées par IA (AiMaker) qui s'attachent à n'importe quel bras robotique, permettant l'impression architecturale grand format à partir de plastique. L'IA et la vision par ordinateur surveillent le processus, détectant les problèmes en temps réel.

Perspectives d'avenir

Des robots intelligents associés à des machines additives et à l'IA ouvrent de nouvelles voies, comme la réparation automatisée. L'Université de technologie de Swinburne, en partenariat avec le Centre de Recherche Coopérative sur la Fabrication Innovante et Tradiebot Industries, développe un « Repair Bot » pour imprimer en 3D et assembler des pièces de rechange plastiques de voiture en utilisant la numérisation 3D.

En fin de compte, la fusion de la robotique et de l'impression 3D ne rend pas seulement possibles les pièces à grande échelle, mais intègre aussi la fabrication additive de manière transparente dans la production automatisée conventionnelle. Cette intégration libérera tout le potentiel de la fabrication intelligente pour l'avenir.