John Barnes, fondateur de The Barnes Group Advisors, discute de l'avenir de la fabrication additive et du développement des compétences

 

La nécessité de compétences et d'expertise spécialisées dans la fabrication additive est cruciale pour l'adoption de la technologie. Maîtriser les principes de l'additif est difficile en raison d'une courbe d'apprentissage abrupte et d'un investissement en temps significatif. The Barnes Group Advisors (TBGA), un cabinet de conseil basé aux États-Unis, s'attaque à ce problème.

Fondé en 2017 à Pittsburgh, TBGA aide les entreprises à élaborer des stratégies et à résoudre les défis d'industrialisation de la fabrication additive. Il propose des services de conseil et un programme de formation sur mesure.

Dans cet entretien, nous rencontrons le fondateur et directeur général John Barnes pour discuter de pourquoi le développement de la main-d'œuvre alimente la croissance de l'industrie et ce qu'il faut pour maximiser le potentiel de la fabrication additive.

Pourriez-vous nous parler de The Barnes Group Advisors et des services que vous fournissez ?

Nous avons lancé TBGA il y a deux ans en réponse à l'industrialisation rapide de la fabrication additive. Avec des parcours d'ingénieurs, notre équipe a dirigé des efforts de qualification et de certification à travers les industries. Par exemple, chez Arconic, nous avons qualifié les premières pièces de production en série en titane pour l'Airbus A350.

Aujourd'hui, nous sommes une équipe de 13 membres, dont beaucoup ont occupé des postes de direction, y compris moi-même — ancien vice-président chez Arconic. Laura Ely, ancienne responsable de la technologie chez GKN Aerospace, dirige nos services ADDvisor®.

Notre expertise comble le fossé entre les exigences techniques et les objectifs stratégiques, traduisant les besoins d'ingénierie en solutions pertinentes pour l'entreprise. Nous évaluons la position de chaque client dans la chaîne d'approvisionnement et conseillons sur la manière de s'engager ou d'adopter la fabrication additive.

Nous avons également développé un programme de formation en réponse à la demande des clients. Un client a lancé une grande activité FA et avait besoin d'ingénieurs capables de concevoir pour le processus. Sans cette connaissance, les objectifs financiers étaient inatteignables, nous avons donc élaboré un programme basé sur les exigences.

Souvent, nos clients ont des produits matures dont les concepteurs d'origine ne sont plus disponibles. Notre rôle n'est pas de vendre la fabrication additive mais de les aider à créer de meilleures pièces, plus abordables. Une approche axée sur les exigences simplifie la transition.

Comment êtes-vous devenu impliqué dans la fabrication additive ?

J'ai commencé ma carrière chez ce qui est maintenant Honeywell Aircraft Engines, participant à un projet avec les Laboratoires nationaux de Sandia et neuf autres entreprises. Le projet s'est transformé en Optomec, pionnier du dépôt d'énergie dirigé avec apport de poudre.

Plus tard, j'ai rejoint le Skunk Works de Lockheed Martin, dirigeant l'Exploration et le Développement de la Fabrication. Nous avons exploré les systèmes polymères, stratification de feuilles, énergie dirigée et lit de poudre, plongeant profondément dans les poudres métalliques.

Au CSIRO, l'agence nationale des sciences d'Australie, j'ai dirigé le programme des métaux à haute performance. Là, nous avons établi le Lab 22, une installation d'innovation qui a donné aux PME l'accès à une gamme de technologies additives, abordant la barrière du capital pour les petites et moyennes entreprises.

De retour aux États-Unis en 2015, j'ai rejoint RTI International Metals — plus tard acquis par Alcoa et rebaptisé Arconic. Avec la production de titane stagnante, le PDG a investi dans les capacités en aval, y compris une installation FA au Texas. J'ai dirigé la R&D pour la fabrication avancée et ai finalement obtenu le projet de qualification titane Airbus A350.

« C'est un business difficile que de fabriquer des pièces d'avion. La transition du prototypage à la fabrication exige une paperasserie extensive et une qualification pour les processus spéciaux. »

Quel est l'état actuel de la fabrication additive dans l'aérospatiale et la défense, et quels sont les principaux défis ?

La fabrication additive est une technologie de rupture qui nécessite un engagement pour en récolter les bénéfices. Le développement de la main-d'œuvre est critique — les concepteurs doivent adopter une pensée centrée sur l'additif, s'éloignant des mentalités soustractives. Ce changement est essentiel pour le rapport coût-performance et l'innovation rapide.

Bien que l'aérospatiale, la défense et le médical soient traditionnellement averses au risque, ils sont les premiers adoptants. Le rythme des progrès est encourageant, pourtant le déficit de talents reste la plus grande barrière. Les entreprises ont besoin d'ingénieurs, de managers et de dirigeants qui comprennent vraiment la technologie additive pour élaborer une stratégie viable.

« Le développement de la main-d'œuvre est le point central de la croissance de l'industrie. »

Pourquoi la conception pour la fabrication additive est-elle si cruciale ?

Sans conception centrée sur l'additif, l'avantage coût-performance s'évapore. Les ingénieurs adoptent de nouvelles technologies seulement lorsqu'elles offrent des économies de coûts claires. En fabrication additive, le poids dicte le coût : des pièces plus lourdes signifient des temps de construction plus longs et une consommation de matériau plus élevée. Par conséquent, les décisions de conception influencent directement le coût et la faisabilité de la production.

« Vous ne pouvez pas contrôler les prix des machines ou des matériaux, mais vous pouvez contrôler la conception. Votre conception détermine le temps de construction, le post-traitement et, in fine, le coût. »

Notre formation met l'accent sur les facteurs de coût en fabrication additive, aidant les ingénieurs à éviter les dépenses cachées et à atteindre les objectifs financiers.

Comment le déficit de compétences en fabrication additive est-il abordé ?

Les ressources s'étendent chaque année, y compris les cours en ligne. Par exemple, TBGA s'associe à l'Université Purdue pour offrir un certificat en ligne avec des parcours ingénieur, manager et dirigeant — aucun diplôme d'ingénieur n'est requis. Le MIT propose également un cours en ligne, élargissant l'accessibilité.

Une éducation de haute qualité, accessible à distance, permet aux professionnels du monde entier de passer de zéro expérience à un niveau intermédiaire. Cette démocratisation attire les jeunes talents vers la fabrication — faisant de la fabrication additive une voie de carrière passionnante.

L'industrie évolue vers la fabrication de pièces finales. Qu'est-ce que cela signifie et qu'est-ce qui est nécessaire pour y parvenir ?

Nous assistons à une transition des gros titres de nouveauté vers des histoires de production grand public. Ce changement nécessite des spécifications rigoureuses, l'alignement de la chaîne d'approvisionnement et la collaboration industrielle.

Les fournisseurs de rang 1 et 2, ainsi que les petits ateliers d'usinage, demandent maintenant : « Quand est le bon moment pour adopter la FA ? »

Notre cadre des « Quatre Lentilles » — machines, matériaux, espace numérique et personnes — couplé au modèle de maturité FA de TBGA, guide les organisations sur un parcours en cinq niveaux du prototypage à la production complète.

Les niveaux 0 et 1 se concentrent sur le prototypage et l'outillage, exigeant des ensembles de compétences minimaux. À mesure que les entreprises passent aux niveaux 2 et 3, le remplacement et la consolidation de pièces nécessitent une conception avancée, une gestion des risques et l'intégration de la chaîne d'approvisionnement. Progresser vers le niveau 4 — pièces exclusivement additives — exige une formation robuste et un contrôle de processus.

La plupart des entreprises sont compétentes aux niveaux 0 et 1 mais rencontrent des difficultés lorsqu'elles tentent la substitution. Atteindre le cas d'affaires pour les pièces additives nécessite souvent un changement de culture et une tolérance au risque.

Quels développements dans la fabrication additive vous enthousiasment ?

Le progrès scientifique s'accélère — la compréhension des processus s'améliore, et les machines deviennent plus rapides et plus fiables. L'innovation材料, notamment dans les polymères et les métaux, élargit la liberté de conception.

« En tant qu'ingénieur matériaux, je vois un vaste potentiel dans les polymères et les métaux. Les concepteurs et les scientifiques des matériaux ont la chance de vraiment exceller. »

Le post-traitement évolue, avec des modifications d'équipements existants adaptés pour la FA. Les logiciels progressent également : nouveaux outils de conception, MES et systèmes de flux de travail rationalisent la production et l'assurance qualité.

La deuxième génération de technologies de photopolymérisation offre de nouvelles opportunités, portées par les startups et des approches inventives.

Comment les MES et logiciels de flux de travail contribuent-ils à l'industrialisation de la FA ?

Les MES et outils de flux de travail gèrent les risques, optimisent les stocks et protègent la propriété intellectuelle. Dans des secteurs hautement réglementés comme l'aérospatiale et le médical, de tels systèmes sont essentiels pour maintenir les normes de qualité et de sécurité.

Ils permettent un suivi précis des fichiers d'impression 3D, assurant que la bonne conception est utilisée et facilitant l'assurance qualité. Ils créent également des voies de monétisation pour des processus FA uniques.

Pour en savoir plus sur The Barnes Group Advisors, visitez : https://www.thebarnes.group/