Entretien d'experts :John Wilczynski, directeur exécutif de America Makes, sur la façon dont il stimule les progrès de l'impression 3D

America Makes est l'accélérateur national des États-Unis pour la fabrication additive (FA). Depuis sa création en 2012, l'institut a exécuté 88 projets de R&D AM et est passé de 65 organisations fondatrices à plus de 225. 

Dans l'interview d'experts de cette semaine, nous discutons avec le directeur exécutif d'America Makes, John Wilczynski, pour en savoir plus sur son récent accord de coopération de 322 millions de dollars avec l'US Air Force Research Lab, l'état des normes d'impression 3D et l'importance de développer la main-d'œuvre pour accélérer l'adoption de la FA.

Pouvez-vous nous parler des marques américaines et de la mission de l'organisation ?

La mission d'America Makes est de faire progresser l'adoption de l'impression 3D ou de la fabrication additive. Nous nous concentrons sur le développement de la base industrielle de la technologie. Nous le faisons depuis un peu plus de sept ans. Nous avons été fondés en 2012, avec un financement de diverses agences gouvernementales et fédérales américaines.

Nous avons utilisé ce financement pour investir dans le développement technologique, la transition technologique et le développement de la main-d'œuvre.

Pour être clair, America Makes n'est pas une organisation ou une agence gouvernementale. Nous sommes dirigés par une organisation à but non lucratif, appelée National Center for Defence Manufacturing and Machining (NCDMM). C'est l'organisation qui dirige et gère le programme, qui est America Makes.

America Makes a récemment annoncé un accord avec le US Air Force Research Laboratory. Quelle est la signification de cet accord ?

L'importance principale est que nous nous sommes établis comme un partenaire de confiance pour le gouvernement américain. Ce nouvel accord confirme le succès que nous avons connu au cours des sept dernières années et nous donne l'opportunité de continuer à travailler dans cet espace pour les sept prochaines années.

Bien qu'il y ait eu une grosse somme attachée à l'accord, cela ne veut pas dire que nous avons été financés à hauteur de 322 millions de dollars. Cela signifie simplement que nous avons un contrat, ce qui nous donne la possibilité de soumissionner sur des projets financés par le gouvernement.

L'argent est disponible pour nous permettre de soumissionner contre des contrats gouvernementaux, donc cela rend efficacement le processus de faire parvenir de l'argent à notre organisation et, en fin de compte, aux partenaires du programme, est relativement simple.

Ensuite, il y a l'élément que nous appelons le partage des coûts, ce que l'on appelle plus communément les contributions en nature, qui fait également partie de ces 322 millions de dollars.

De plus, à titre de perspective, nous avons exécuté plus de 200 millions de dollars de R&D en FA au cours de nos sept premières années.

Pourriez-vous donner un peu plus de détails sur certaines des initiatives auxquelles America Makes a participé au fil des ans ?

Oui, certainement.

Comme je l'ai mentionné, la fonction principale de l'institut est le développement technologique. Cela pourrait être considéré comme le cœur de la recherche et du développement qui est effectué par le consortium de l'institut. Et il s'agit principalement de recherche appliquée. Cela signifie prouver la technologie et la faire progresser jusqu'au point, ou plus près du point, de la commercialisation.

Une grande partie de ce que nous avons fait au fil des ans s'est concentrée sur cette activité principale.

De cette façon, nous nous assurons de rester sur la bonne voie avec notre feuille de route de développement technologique. Nous avons établi la feuille de route dans l'année qui a suivi la création de l'institut, et elle nous a servi de guide au cours des six à sept dernières années. Il est divisé en cinq domaines :conception, matériaux, processus, chaîne de valeur, puis quelque chose que nous appelons le génome AM.

Cela étant dit, c'est ainsi que nous identifions les lacunes technologiques qui existent au sein de la communauté, puis essayons de catalyser la communauté autour des tâches, pour faire des progrès.

Le dernier élément sur lequel nous nous concentrons en tant que fonction principale de l'Institut est celui de l'éducation et du développement de la main-d'œuvre.

Au sein de notre espace, nous voulons nous assurer que la communauté est disponible pour profiter des technologies nouvellement développées, qu'il s'agisse d'un designer, d'une entreprise de matériaux, d'un technicien au sol, etc. une variété de classifications d'emplois différentes qui commencent à devenir une réalité.

Nous essayons de nous concentrer sur le développement de références reconnues par l'industrie. Tout comme nous le faisons dans notre R&D technologique, nous travaillons avec des prestataires d'éducation pour nous assurer que nous éduquons la main-d'œuvre, par le biais du système d'éducation K12, par l'enseignement secondaire ou par la formation des travailleurs titulaires, où nous essayons de redimensionner les gens qui ne sont pas au courant de la technologie.

Nous recherchons des moyens de tirer parti de leurs compétences existantes pour les former afin qu'ils puissent être utiles à l'industrie, alors que nous développons de plus en plus de postes dans l'espace.

Nous nous sommes donc concentrés sur ces trois éléments, à la fois pour l'éducation et le développement technologique. Nous avons centré notre activité autour de notre feuille de route et nous nous considérons comme un rassembleur, un coordinateur et un catalyseur.

L'élément de coordination de ce que nous faisons est directement lié au travail que nous avons effectué dans le cadre de notre processus de cartographie par nos membres. Aujourd'hui, America Makes compte environ 225 membres, composés d'organisations gouvernementales, d'organisations universitaires et de l'industrie, petites et grandes entreprises.

Nous prenons constamment le pouls de cette communauté pour comprendre où en est la technologie aujourd'hui et quel est l'état futur souhaité, en liant tout cela à une approche centrée sur les applications.

Cela signifie développer la technologie pour des objets d'utilisation finale, plutôt que pour des expériences amusantes ou en laboratoire. C'est au cœur de ce que nous faisons à l'Institut et cela continuera d'être notre mission au cours des sept prochaines années.

Nous avons organisé d'innombrables ateliers avec nos membres et avec le gouvernement pour nous assurer que nous comprenons leurs besoins.

En fin de compte, nous espérons travailler avec des organisations pour organiser des financements ou des investissements dans la technologie, que ce soit par le biais de programmes de recherche et développement internes et au sein de l'entreprise, ou par le biais d'investissements gouvernementaux dans la technologie.

Nous voulons nous assurer que nous investissons stratégiquement, en tant que pays, dans la technologie là où se trouvent les lacunes les plus critiques, et que nous la faisons progresser aussi rapidement que possible et sans dupliquer les efforts .

À votre avis, quel est l'état actuel de la normalisation au sein de la FA et à quelle distance sommes-nous d'un ensemble complet de normes à l'échelle de l'industrie ?

La normalisation est une autre activité très importante sur laquelle nous travaillons. Au cours des trois dernières années, nous avons été une fonction d'organisation, jouant encore une fois ce rôle d'organisateur et de coordinateur – rassemblant la communauté puis coordonnant les besoins.

Une grande partie de ce qui a motivé cela au départ, c'est que le manque de normes a commencé à créer des problèmes importants. Alors que la technologie a commencé à évoluer de manière significative, passant du prototypage au développement et à la production de composants d'utilisation finale, il est devenu clair que la seule façon de le faire est d'utiliser des normes.

Comme un acheteur veut se procurer un composant pour un avion, une automobile, une locomotive, quel qu'il soit, la communauté des acheteurs a besoin de quelque chose contre quoi se procurer cela. Et nous savons tous très bien comment faire cela.

Lorsque vous pensez à la fabrication conventionnelle, cependant, ces mêmes normes contre lesquelles vous achèteriez, dans de nombreux cas, n'existent pas pour les composants AM. Donc, c'est vraiment une grande partie de ce qui motive cela. Et nous commençons à voir des progrès là-bas.

La feuille de route de l'Additive Manufacturing Standardization Collaborative (AMSC), qui est le produit du travail de l'America Makes et de l'America National Standards Institute, existe actuellement sous ce que nous appelons la version 2.0. Il est disponible sous forme de feuille de route dynamique sur Internet, où vous pouvez vous rendre et visualiser les lacunes qui ont été identifiées.

L'une des améliorations majeures qui a eu lieu au cours de l'année écoulée a été la possibilité de mettre à jour dynamiquement la feuille de route. Si une organisation, que ce soit ISO, ASME, ASTM ou SAE, a entrepris une tâche contre cette lacune spécifique, elle transmet ces informations à notre organisation et à l'ANSI, et elle transmet toutes les mises à jour qu'elle fait . Ainsi, si l'ASTM ou l'ISO met à jour une norme particulière, elle est signalée et portée à la connaissance de la communauté.

C'est quelque chose qui est disponible dans le monde entier, il n'y a aucune restriction sur l'accès au site ou l'utilisation du site. Nous en avons fait la promotion au cours des deux dernières années. Nous en avons fait la promotion au cours des deux dernières années chez Formnext, expliquant à quoi ressemble le paysage des normes américaines. Cela a commencé comme une tâche d'essayer d'aider à rassembler tout le monde. Il y avait beaucoup d'activités et beaucoup d'activités parallèles dans l'élaboration des normes.

Nous sommes tous motivés par l'industrie. Nous avons pu communiquer aux organisations de développement de normes que cela ne serait pas approprié et ne nous amènerait pas assez rapidement là où nous devons être. Grâce à de nombreuses conversations, nous avons réussi à convaincre les gens que c'était une bonne idée. Au cours des dernières années, nous avons travaillé là-dessus avec des centaines de personnes qui se sont réunies pour apporter leur contribution à ce groupe de normes.

Le paysage des normes s'est considérablement amélioré au cours des deux dernières années. Lorsque nous avons commencé cela, lorsque nous avons rassemblé la communauté, il n'y avait vraiment pas grand-chose du tout en termes de normes en place. Et, ce que nous avons fait à travers la feuille de route, c'est que nous avons identifié 80 à 92 lacunes, selon la feuille de route que vous regardez. Et puis l'organisme de normalisation a commencé à y travailler également.

La réalité de l'élaboration de normes est que les normes consensuelles, ce qui est le cas pour la grande majorité d'entre elles, prennent un certain temps à être écrites, puis finalement revues et mises en place.

Nous avons un certain nombre de projets de normes qui ont été développés, un grand nombre d'entre eux sont actuellement en cours d'élaboration. Une partie de ceux-ci sont au stade de l'examen par les pairs, où les gens peuvent commencer à les utiliser et fournir des commentaires à leur sujet.

En fin de compte, ceux-ci seront intégrés aux normes fédérales au cours des deux prochaines années. Le rythme auquel la communauté dans son ensemble les développe n'est peut-être pas idéal. Mais pour l'instant, c'est le processus, et c'est ainsi qu'il doit fonctionner afin d'obtenir des normes consensuelles.

Nous recevons maintenant de plus en plus de demandes pour travailler avec les membres afin de développer des directives d'acquisition. Nous ne les écrivons pas, mais nous aidons à faire prendre conscience de ce à quoi une personne, qui est un professionnel de l'acquisition, doit être formée. 

Une fois que nous sommes en mesure de produire un composant et que nous avons prouvé qu'il est acceptable, il reste des obstacles pour amener la technologie au point où nous l'utilisons largement dans une variété d'industries. C'est pourquoi les normes sont si importantes, et nous constatons que des étapes importantes sont franchies dans cet espace.

Sur ce point concernant l'élargissement de l'utilisation de la FA, quels sont, selon vous, les trois principaux défis lorsqu'il s'agit d'accélérer l'adoption de la technologie ?

Premièrement, disposer de données de conception de matériaux reconnues par l'industrie : les données qu'un concepteur peut utiliser et être sûr qu'il peut construire un composant en fonction de cet ensemble de limites de conception supérieures et inférieures. Cela n'existe pas dans un format facilement disponible pour un grand nombre de matériaux.

Nous devons donc élargir notre accès aux ensembles de données sur les matériaux. Il y en a beaucoup qui existent, mais pas assez. Et, dans de nombreux cas, une organisation peut les avoir créés et les utiliser en interne, mais cela ne donne pas un large accès à la communauté dans son ensemble.

Le deuxième plus grand défi est la qualification et la certification. Comment qualifier un composant ? Comment certifier un processus ? Il y a beaucoup d'activité dans cet espace, en particulier au sein de la communauté R&D. Mais il y a encore pas mal de travail à faire.

Beaucoup d'organismes de réglementation sont impliqués dans ces discussions et dans ce travail, mais c'est toujours un obstacle majeur pour obtenir des composants qualifiés au point qu'ils puissent être utilisés pour des applications d'utilisation finale.

Il existe des cas avérés, mais pour le moment, ils sont très spécifiques au composant et ne sont pas appliqués à toutes les familles de composants et ne sont pas effectués de manière à obtenir des composants produits de manière rapide et à faible coût. .

Le troisième défi est ce que nous appelons la conception pour la fabrication additive. Ce que je veux dire par là, c'est vraiment utiliser la technologie pour tirer pleinement parti de la liberté de conception qu'elle offre.

Une grande partie de ce que nous avons pu produire a été axée sur le remplacement d'un composant qui était auparavant conçu pour la fabrication conventionnelle.

Ce que nous devons vraiment pousser, aller de l'avant, c'est former les gens à l'utilisation de la technologie, par ex. où et quand devrions-nous utiliser des conceptions organiques, quand devrions-nous utiliser des géométries internes et des choses de cette nature. Une véritable compréhension de la conception pour la fabrication additive est donc nécessaire, en dehors d'une poignée de personnes qui sont vraiment douées dans ce domaine aujourd'hui.

Et d'un autre côté, quels sont les développements au sein de l'industrie que vous trouvez passionnants ?

L'évolution rapide des organisations et des nouvelles entreprises qui arrivent sur le marché avec des technologies. Au cours des dernières années, les nouveaux procédés de fabrication n'ont pas manqué qui n'étaient même pas vraiment envisagés il y a quelques années. Cela a donc été très excitant, juste la vague d'organisations qui s'impliquent, certaines d'entre elles sortant de nulle part, et certaines d'entre elles sont des fabricants conventionnels qui s'impliquent maintenant dans la FA.

Il y a du bon avec les deux ces groupes venant à la table :l'un est des fabricants éprouvés qui savent comment construire un système industriel. D'autres sont nouveaux et enthousiastes et apportent de nouvelles technologies surprenantes sur le marché.

Un autre élément passionnant est le logiciel. AM tire vraiment parti du fait qu'une pièce peut être générée uniquement à partir d'un fichier numérique. Avec la possibilité de se déplacer sur une variété de plates-formes logicielles, de faire de la modélisation et des simulations, nous nous éloignons du besoin d'autant de données empiriques et de tests. Au lieu de cela, avoir confiance dans les modèles que nous générons est vraiment intéressant.

Cela va finalement réduire considérablement le coût de développement des composants de FA. Nous devons simplement générer suffisamment de données en lesquelles les gens ont confiance, afin que nous puissions vraiment en tirer parti.

Comment voyez-vous l'évolution du secteur au cours des 5 prochaines années ?

Je ne vois rien du tout ralentir. Nous continuerons à voir de plus en plus de technologies, repoussant les limites de ce que nous sommes prêts à accepter dès maintenant.

Une autre chose que nous constatons, et plus particulièrement au cours des deux dernières années, est une forte évolution vers la production, c'est-à-dire l'utilisation de la technologie uniquement pour les articles d'utilisation finale.

Nous commençons à introduire la conception pour les additifs plus efficacement. L'analyse de rentabilisation devient, dans certains cas, plus appropriée pour la FA par rapport au conventionnel, en particulier lorsque nous pensons à la consolidation de pièces.

Avec la FA, nous développons de nouvelles géométries que nous n'avons jamais eues auparavant. Je vois que cela ne fait qu'augmenter au cours des prochaines années. Et j'espère que l'espace des données sur les matériaux connaîtra des percées au cours des prochaines années. Donc, si nous pensons sur cinq ans, nous devons résoudre ce problème, nous devons arriver au point où nous générons des données qui peuvent être partagées et utilisées à grande échelle.

Une fois que nous sommes capables de le faire efficacement et d'utiliser de vastes ensembles de données et de coordonner ces données de manière à obtenir suffisamment de données pour prendre de meilleures décisions avec notre modélisation et notre FAO, le plus efficace le développement de nouveaux alliages sera .

La plupart des matériaux que nous utilisons, en particulier pour la fabrication additive métallique, sont des alliages qui existaient avant que nous ne pensions aux composants AM, ce qui signifie que certains de ces alliages ne sont pas nécessairement idéaux pour l'additif processus.

Alors que nous pensons à ce à quoi les alliages de prochaine génération commenceront à ressembler, cela devient de plus en plus intéressant, car cela conduira finalement à de meilleurs cas d'utilisation et à une meilleure utilisation de la technologie.

Je pense donc que ces deux choses vont commencer à évoluer de manière significative au cours des cinq prochaines années :l'accès aux données sera d'abord, et ensuite la génération de nouveaux alliages avec la modélisation de ces données, sera le bord de fuite de cela en 5 ans.

Pour en revenir à America Makes, qu'est-ce que 2020 réserve à l'organisation ?

2020 est passionnant, dans la mesure où nous attendons avec impatience les sept prochaines années. Nous nous préparons à identifier les domaines les plus critiques à examiner par nos membres.

Les données matérielles sont au cœur de tout cela. Nous aiderons à rassembler la communauté autour de ce qui doit être fait, puis à coordonner l'activité.

Au-delà de cela, l'autre domaine passionnant qui va de l'avant, est vraiment d'examiner d'autres industries supplémentaires sur lesquelles se concentrer. Je n'essaie pas de suggérer que nous avons ignoré qui que ce soit jusqu'à présent. Mais la réalité est que la communauté de l'aérospatiale et de la défense, l'analyse de rentabilisation et ceux qui sont en mesure de prendre un risque, se sont bien alignés sur cette communauté à ce jour.

Nous commençons à voir, à mesure qu'il y a de plus en plus de capacités de production, que la FA devient beaucoup plus intéressante pour la communauté automobile. Je pense que ce sera une opportunité passionnante au cours de la prochaine année.

Nous sommes en train de mettre en place pour coordonner certaines activités de cartographie routière avec la communauté automobile, et nous allons voir une activité exploitable du côté de la chaîne d'approvisionnement. Alors que de plus en plus de technologies deviennent disponibles, nous devons nous assurer d'avoir les fournisseurs en place pour en profiter.

Nous avons actuellement quelques programmes qui se chargent de cette tâche, en essayant de comprendre où en sont nos fournisseurs aujourd'hui, par rapport à ce dont nous avons besoin que nos fournisseurs soient capables.

Une dernière réflexion ?

L'éducation et la main-d'œuvre sont très importantes, surtout si le marché croît vraiment au rythme prévu. Nous comprenons que nous n'avons pas la main-d'œuvre en place en ce moment pour vraiment profiter des développements que nous avons réalisés.

Nous devons donc arriver au point où nous formons la communauté. Nous avons actuellement quelques programmes actifs pour le faire. Nous ne considérons pas notre rôle en tant que développeur de ces programmes, mais au lieu de cela, nous rassemblons la communauté à travers le gouvernement, l'industrie et les secteurs académiques pour examiner les exigences auxquelles le programme doit être construit à différents niveaux, ce qui signifie différents postes de travail. ou des descriptions que nous voulons définir.

Et puis laissez le marché libre prendre le dessus, et les gens développeront des programmes basés sur ces exigences. Cependant, ce que nous voulons aider à soutenir, c'est de nous assurer qu'ils sont développés en fonction de certains besoins reconnus par l'industrie.

En fin de compte, nous voulons une main-d'œuvre formée qui peut passer d'une organisation à l'autre, par ex. lorsqu'ils se retirent des services militaires, ils peuvent être récupérés par un OEM, en raison de ce dans quoi ils ont été formés, tout comme nous espérons que n'importe quelle fonction aurait ces informations d'identification reconnues par l'industrie. Il y a beaucoup de travail à faire dans cet espace, et c'est quelque chose dans lequel nous consacrons beaucoup d'efforts.

Pour en savoir plus sur America Makes, visitez :https://www. americamakes.us/