4 questions brûlantes pour la fabrication additive en 2019

2018 a été une année fructueuse pour la fabrication additive à bien des égards. Du développement de nouvelles technologies aux solutions logicielles innovantes, l'année a vu l'industrie commencer à tenir ses promesses de fournir une solution de fabrication industrielle.

Malgré ces tendances positives, il reste des questions importantes pour l'avenir de l'industrie. Dans cet esprit, nous examinons aujourd'hui 4 des plus grandes questions auxquelles la fabrication additive est confrontée en 2019.

Réponse courte : Oui et non.

La capacité de produire des pièces imprimées en 3D à grande échelle est depuis longtemps un rêve détenu par beaucoup dans l'industrie. Les avantages sont clairs :des produits complexes, souvent personnalisés, peuvent être fabriqués dans des délais plus courts et, théoriquement, à une fraction du coût.

Mais verrons-nous un décollage de la fabrication additive à haut volume cette année ?

Dans une certaine mesure, la production de masse existe déjà dans certaines applications spécialisées. Les aides auditives en sont un excellent exemple, avec plus de 90 % des fabricants d'aides auditives utilisant déjà la fabrication additive.

Il existe également des tendances positives du côté des consommateurs :des produits tels que des montures pour les yeux et des semelles intérieures de chaussures ont été fabriqués avec succès de manière additive, plusieurs entreprises prévoyant une personnalisation de masse à plus grande échelle. Adidas, par exemple, aurait un objectif de production de 100 000 pièces d'ici la fin de 2018.

Mais pour permettre la production de masse à tous les niveaux, il existe encore des défis permanents liés à :

1) Répétabilité ;
2) Vitesse ;
3) Qualité des pièces ;
4) Rendre le processus plus rentable.

Heureusement, des mesures sont prises pour traiter chacun de ces points.

Pour faire de la fabrication additive une option viable pour la fabrication, les entreprises doivent s'assurer qu'une pièce imprimée en 3D sera plus rentable à produire qu'une pièce produite avec des méthodes conventionnelles.

HP est une entreprise qui a pour objectif de rendre le processus de FA plus rentable avec le lancement de son système Metal Jet pour l'impression 3D métal l'année dernière.

Basé sur la même technologie de dépôt que le Multi Jet Fusion de HP, le Metal Jet fonctionne en déposant un liant sur un lit de poudre de moulage par injection de métal (MIM). Le système, ciblant la production de masse, rendrait des lots d'impression allant jusqu'à 50 000 pièces plus rentables que le moulage par injection.

Connexe : Entretien : responsable mondial des métaux de HP sur l'impact de HP Metal Jet

Evolve Additive Solutions est une autre société qui cherche à permettre la production de masse.

En se concentrant sur les polymères, la société a annoncé son la nouvelle technologie de vitesse de production « STEP » (abréviation de Selective Toner Electrophotographic Process) l'année dernière. L'approche est unique, non seulement dans le développement d'un nouveau processus d'impression 3D, mais aussi parce que la technologie STEP d'Evolve est développée comme alternative aux méthodes conventionnelles, ciblant les applications de fabrication en série.

Comme les deux solutions devraient être pleinement commercialisées en 2020, il faudra attendre pour voir leur impact.

De manière réaliste, 2019 ne verra pas la fabrication additive se substituer à la production de masse. Ce que nous verrons, cependant, c'est qu'un plus grand nombre d'entreprises intègrent la technologie dans leurs flux de production, devenant un complément aux méthodes de fabrication existantes.

Réponse courte : Oui.

La diversité des matériaux est cruciale pour industrialiser davantage l'impression 3D. Mais il existe des limites quant à la disponibilité des matériaux développés spécifiquement pour le processus d'impression 3D.

Ce problème est particulièrement aigu lorsqu'il s'agit d'applications spécifiques à l'industrie, comme dans l'industrie automobile.

Cependant, l'utilisation croissante de l'impression 3D pour les applications de fabrication a poussé les fabricants de matériaux à développer de nouveaux matériaux adaptés à ces applications.

Rien qu'en 2018, les fournisseurs mondiaux de matériaux tels que BASF et Solvay ont proposé de nouveaux choix pour les polymères et les métaux. 2019 continuera de s'appuyer sur ces progrès, avec la sortie de nouveaux matériaux plus spécifiques aux applications.

Notamment, 2019 s'annonce comme l'année de l'impression 3D polymère, avec le décollage des polymères et composites hautes performances.

Cependant, les nouveaux matériaux apporteront également de nouveaux défis, tels que la certification des matériaux et un besoin encore plus grand d'un meilleur contrôle de la machine.

Réponse courte : Oui.

L'étape de post-traitement est l'une des parties les moins optimisées du flux de travail de fabrication additive, augmentant considérablement le temps de traitement global.

La nature intrinsèquement manuelle des opérations de post-traitement actuelles est un facteur clé dans le goulot d'étranglement du post-traitement. Cependant, de nouveaux développements pourraient changer cela de manière significative en 2019.  

Il existe trois façons d'optimiser le post-traitement qui gagneront en popularité en 2019 :

1) Plus optimisation de la conception

Côté design, des solutions voient le jour pour faciliter le retrait des supports par exemple. Prenez le logiciel e-Stage for Metal de Materialise, qui génère automatiquement des structures de support pour les composants métalliques. Les supports générés sont minces et faciles à retirer, et pourraient réduire de 50 % le temps consacré au retrait des supports métalliques.

2) Minimiser le besoin de post-traitement

Les nouvelles technologies contribuent également à minimiser le besoin de post-traitement. Un exemple est Velo3D, qui a développé un système de fusion sur lit de poudre métallique hautement contrôlable. Basé sur ce que l'entreprise appelle « Fusion intelligente », le système combine logiciel et matériel pour imprimer de manière fiable et répétitive des objets qui ne nécessitent presque aucune structure de support.

3) Enlèvement de support et finition de surface automatisés

Étant donné que la plupart des solutions disponibles aujourd'hui ne peuvent pas éliminer complètement le post-traitement, l'importance des solutions de post-traitement automatisées va croître.

En 2018, certaines innovations passionnantes dans ce domaine sont venues de PostProcess Technologies. Ciblant le retrait des supports et la finition de surface, la société a développé une gamme de solutions matérielles de post-traitement automatisées.

D'autres nouvelles récentes mettant en évidence l'intérêt croissant pour le post-traitement proviennent d'America Makes, un accélérateur de fabrication additive, qui a annoncé qu'il allait attribuer 1,6 million de dollars pour financer l'avancement des technologies de post-traitement, en particulier pour Fusion laser sélective.

Compte tenu des dernières avancées dans ce domaine, 2019 pourrait très bien être l'année où certains des défis les plus urgents du post-traitement seront relevés. Cela permettra aux entreprises d'étendre et d'étendre davantage leurs opérations de FA.

Réponse courte : Oui

Alors que l'industrie vise une plus grande efficacité, fiabilité et qualité pour la production, le logiciel deviendra un élément essentiel de ce processus.

A côté du matériel, le processus de fabrication additive repose fortement sur des logiciels à la fois pour la conception et la gestion des flux de production.

Du côté de la conception, Harold Sears, responsable technique de Ford Motor Company pour les technologies de fabrication additive, a récemment déclaré dans une interview avec AMFG :

« En gros, nous sommes formés en passant par les écoles d'ingénieurs pour réfléchir à des conceptions réalisables avec des procédés conventionnels. DfAM va demander aux gens de commencer à penser différemment à ce qu'ils font et à la façon dont ils abordent leurs conceptions. Les logiciels en seront une grande partie. »

Lors de la conception de pièces pour l'impression 3D, des outils logiciels tels que la conception générative et l'optimisation de la topologie peuvent être utilisés pour créer des structures et des fonctionnalités autrefois jugées impossibles ou trop coûteuses pour produire.

Ces structures permettent de créer des pièces légères avec moins de déchets de matière. .

Le marché des solutions avancées de conception de fabrication additive est en plein essor, avec un certain nombre de startups, comme nTopology, Frustum et ParaMatters, ainsi que des acteurs plus importants comme Autodesk, cherchant à redéfinir la façon dont les pièces AM sont conçues.

Du côté de la gestion, le logiciel de workflow sera crucial pour permettre la production avec l'impression 3D.

L'intégration de la fabrication additive dans les workflows nouveaux et existants nécessite un haut niveau de connectivité entre les machines et la capacité de coordonner ces processus.

Les logiciels de workflow, comme AMFG, permettent aux entreprises d'y parvenir en automatisant et en coordonnant chaque étape du processus de production, de la gestion des demandes à la production et même au post-traitement.

En 2019, les entreprises auront de plus en plus besoin de factoriser des logiciels lors de la mise en œuvre de leurs workflows de FA. Cela garantira à terme un processus de fabrication additive évolutif et efficace.

Nouvelle année, nouvelles opportunités

2019 promet de nouveaux progrès et développements dans tout le spectre de la fabrication additive. À côté de ces opportunités, cependant, viennent un certain nombre de questions auxquelles il faudra répondre à temps - et notre liste ne fait qu'effleurer la surface.

2019 sera donc l'année de la recherche de réponses à certaines des questions les plus brûlantes auxquelles l'industrie de la FA est actuellement confrontée - et, espérons-le, de les trouver.