L'avenir de l'impression 3D :12 points clés à retenir de la conférence AMFG sur le paysage numérique 2020 (partie 1)

En avril, AMFG a réuni des professionnels et des experts de l'impression 3D lors de notre première conférence numérique sur le paysage de la fabrication additive 2020, où nous avons partagé des perspectives et des idées sur l'état actuel de l'industrie.

Les thèmes communs de la conférence tournaient autour des efforts en cours pour lutter contre la pandémie de COVID-19, le rôle de l'impression 3D dans les chaînes d'approvisionnement et la maturation continue de la technologie, des matériaux et des logiciels de fabrication additive (FA).

Pour ceux qui n'ont pas pu assister à la conférence, nous avons rédigé cet article explorant les principaux enseignements de la conférence AM Landscape. Vous pouvez également consulter notre chaîne YouTube pour regarder chacune des présentations des conférenciers en ligne.

1. L'industrie continue de croître

Victoria Akinsowon, Senior Marketing Manager chez AMFG, a lancé la conférence avec elle discours d'ouverture qui a présenté l'état de l'industrie de la FA en 2020. 

Malgré la bataille mondiale contre la pandémie de COVID-19, la technologie d'impression 3D poursuit son processus d'industrialisation. En plus des facteurs externes, de nouveaux acteurs continuent d'entrer sur le marché de la FA, tandis que les acquisitions et les partenariats continuent de prospérer dans l'ensemble de l'industrie.

La croissance de l'industrie est particulièrement évidente dans la prochaine infographie d'AMFG sur le paysage de la fabrication additive 2020. 

A côté de la maturation de l'industrie, la connectivité, à la fois au niveau de la machine et du flux de travail, et la collaboration se développe en tant que thèmes clés faisant avancer l'industrie.

2. Les matériaux ne sont qu'une pièce du puzzle de l'impression 3D

Les polymères hautes performances créent de nombreuses opportunités pour les applications d'impression 3D avancées dans des secteurs tels que l'aérospatiale, le médical et l'automobile.

Dans la première présentation de la conférence, Brian Alexander, Global Product &Business Development Manager chez Solvay, s'est penché sur le développement de plastiques hautes performances pour l'impression 3D et la manière dont ils débloquent de nouvelles applications pour la technologie .

Le processus de développement de matériaux de haute performance « n'est pas un voyage facile », a déclaré Brian, et il nécessite une collaboration sur tous les fronts.

« La fabrication additive comporte trois volets. C'est comme un tabouret à trois pieds :vous pouvez avoir autant de matériaux que vous le souhaitez, mais si vous n'avez pas l'équipement et les capacités de traitement pour les traiter, le tabouret va tomber.' 

C'est pourquoi Solvay travaille depuis trois à quatre ans à combiner la compréhension des procédés et la connaissance des équipements, afin de pouvoir mettre sur le marché des polymères hautes performances.

Aujourd'hui, Solvay est considéré comme le leader du marché des filaments PEEK, et la société développe également des matériaux en poudre pour les procédés de fusion sur lit de poudre, comme le SLS.

Comme c'est important Pour savoir comment traiter les matériaux, il est également crucial de comprendre comment tirer le meilleur parti de la conception pour la FA.

Sur ce point, Alexander a souligné le besoin de simulation, qui permet aux ingénieurs de prédire comment le matériau se comportera une fois imprimé. Les résultats de la simulation aident à optimiser la conception d'une pièce, dans le but ultime d'améliorer ses propriétés mécaniques et d'éviter la défaillance de la pièce.

Ce n'est qu'en combinant les connaissances sur les matériaux, les processus et la conception qu'il est possible de ouvrir la porte à une utilisation plus fiable de l'impression 3D à différentes étapes du cycle de vie du produit.

3. Les logiciels et l'automatisation sont essentiels pour permettre la personnalisation de masse avec l'impression 3D

La personnalisation de masse permet aux entreprises de produire de manière rentable des lots de dizaines d'articles, par rapport aux lots de dizaines de millions qui sont généralement produits par la production de masse.

C'est en soi un changement difficile, mais il y a une technologie qui le permet - et c'est l'impression 3D.

Le prochain présentateur, Timm Kragl, consultant senior chez Phanos GmbH, une société de conseil en impression 3D, a exploré comment l'impression 3D permet aux entreprises de produire aujourd'hui des pièces personnalisées, le flux de travail typique et les défis qu'elle implique. Par exemple, une question qui se pose lors de l'utilisation de l'impression 3D pour produire des pièces personnalisées est de savoir comment identifier des pièces très similaires qui ont été imprimées en une seule construction.

Timm Kragl a indiqué plusieurs pistes, dont l'étiquette imprimée, la numérisation 3D et la comparaison avec le fichier 3D.

Cependant, il a également été noté que différentes applications nécessiteraient très probablement des approches différentes pour identifier les pièces personnalisées et effectuer des contrôles d'assurance qualité.

Selon Kragl, un logiciel avancé et l'automatisation du flux de travail seront essentiels à l'utilisation réussie de l'impression 3D pour la personnalisation des pièces. Les solutions incluent la numérisation 3D, la réalité augmentée, l'utilisation de codes QR et le logiciel MES pour permettre le transfert et la traçabilité des données.

4. Piliers clés soutenant la transition vers la production additive 

Dans la présentation la plus visuelle de la conférence AM Landscape, James Ashby, Additive Production Development Manager UK chez Bowman AP, a expliqué ce que signifie utiliser l'impression 3D pour la production.

Ashby a soutenu que la fabrication repose sur quatre piliers :la traçabilité, la répétabilité, l'exactitude et la vérification.

En matière de traçabilité, le fait d'avoir un numéro de série sur la pièce permet à Bowman AP de savoir quand la pièce a été construite, le lot de matériau qui y est entré, comment elle a été inspectée et quels paramètres ont été impliqués Dans le processus.

Il est tout aussi important d'avoir un système reproductible.

'Si vous ne construisez pas avec un système reproductible, si vous construisez avec quelque chose que vous devez peaufiner et jouez avec, si vous n'êtes pas sûr des changements à mi-chemin de la construction, vous construisez des modèles, pas des pièces client », a déclaré Ashby.

Le troisième pilier – la précision – signifie les tolérances exigées par le client. Et enfin, un fabricant utilisant la FA pour la production doit être en mesure de vérifier les paramètres de construction, les matériaux jusqu'à la source et le processus d'inspection.

« Lorsque vous mettez des choses dans l'automobile, l'aérospatiale, l'armée, les orthèses, les prothèses, vous devez être en mesure de vérifier ce que vous faites. Si vous ne pouvez pas, vous faites des modèles », a déclaré Ashby.

Le passage à la production avec l'impression 3D oblige tout fabricant à prendre en compte ces quatre piliers, et Ashby insiste sur le fait que ce n'est que lorsque les quatre éléments sont pris en compte, que vous pouvez prétendre que vous fabriquez des pièces de production, pas seulement proto.

5. L'impression 3D grand format continue de mûrir

L'impression 3D grand format s'impose comme une solution économique et flexible pour la fabrication de grandes pièces. BigRep est une entreprise qui pilote le développement d'imprimantes 3D polymères grand format.

Dans sa présentation, Martin Back, directeur général de BigRep, a expliqué comment l'entreprise soutient les chaînes d'approvisionnement avec ses solutions de FA grand format.

Les aides à la production et les modèles de moulage sont actuellement les applications les plus populaires pour les imprimantes 3D BigRep. Cependant, environ 20 % des clients de l'entreprise utilisent l'impression 3D grand format pour les pièces de production, comme les boîtiers électroniques et les pièces de rechange à la demande pour les trains.

Un exemple de pièce de production, mis en avant par Back, est une caisse en plastique pour le transport de différentes pièces, fabriquée pour Airbus.

Traditionnellement, la production de cette box est sous-traitée, ce qui entraîne des délais longs et l'impossibilité de produire à la demande.

L'impression 3D grand format résout ces défis en offrant la possibilité de produire localement. Cela signifie que les pièces peuvent être fabriquées à la demande et que les délais peuvent être réduits de plusieurs semaines à quelques jours.

Une avancée notable dans l'impression 3D grand format, en particulier avec les solutions de BigRep, a sans doute été l'introduction de la technologie Metering Extruder (MXT).

MXT est une nouvelle approche de l'extrusion de matière plastique qui rend le processus beaucoup plus rapide. Le système MXT rendrait les dernières imprimantes de BigRep cinq fois plus rapides que les machines d'extrusion actuelles et aiderait à atteindre une précision beaucoup plus grande.

Back a résumé sa présentation en disant que tandis que l'impression 3D grand format continue d'évoluer, le Le principal défi à son adoption plus large reste le manque d'expertise.

« Nous devons faciliter l'utilisation des additifs par les gens. Cela doit devenir un outil de tous les jours. Par cela, Back signifie que nous devons simplifier les processus de création de conception et de traitement des données, entre autres.

« Doucement, on y arrive », a-t-il conclu.

6. Le logiciel peut aider à éliminer les goulots d'étranglement du flux de travail d'impression 3D 

La transition de l'impression 3D vers la production révèle non seulement de nouvelles opportunités mais aussi de nombreux nouveaux défis. Felix Dörr d'AMFG a mis en lumière les goulots d'étranglement les plus courants dans le flux de travail d'impression 3D et comment les logiciels peuvent les résoudre.

Felix déclare que les défis du flux de travail, comme l'absence d'un système adéquat pour la gestion des demandes et des projets, sont aujourd'hui résolus avec succès. Cependant, un domaine du flux de travail AM reste largement négligé :la post-production et la gestion de l'assurance qualité.

De nombreux constructeurs cherchent à optimiser la capacité et les taux d'utilisation de leurs machines, produisant de plus en plus de pièces.

Cependant, trop souvent, ces pièces ne peuvent toujours pas être livrées au client. En raison d'une gestion du post-traitement inefficace et hautement manuelle, les pièces s'accumulent pendant les étapes de post-traitement, puis attendent dans les stations d'assurance qualité d'être vérifiées avant d'être approuvées et expédiées aux clients.

'Si vous ne résolvez pas ces problèmes dans le post-traitement et la gestion de la qualité, vous n'avez pas un flux de travail solide dans l'ensemble », a déclaré Dörr.

Le principal point à retenir de la présentation est que pour tirer pleinement parti de la FA, tous les processus et étapes du flux de travail doivent être connectés et intégrés.

Une grande partie de la solution est un logiciel de workflow intelligent, développé en tenant compte des besoins et des exigences de la technologie FA. Également connu sous le nom de Manufacturing Execution System (MES), ce logiciel aide les fabricants à planifier, gérer et exécuter tous les processus liés à la production FA.

Dans sa présentation, Dörr a souligné que le logiciel MES n'existe pas dans le vide et que son avancement nécessite des collaborations et une normalisation de l'industrie.

« Il est important de créer des normes afin que nous ayons des moyens simples de nous connecter aux machines, aux autres logiciels et aux fournisseurs », a-t-il poursuivi. « Ce n'est que si nous travaillons ensemble pour créer de nouvelles normes que nous rendrons la fabrication additive plus attrayante pour la production. »

Ceci est la première partie des points à retenir de la conférence. Restez à l'écoute pour la partie 2 que nous partagerons la semaine prochaine!