5 facteurs à prendre en compte lors du passage à la production AM

L'impression 3D est l'une des technologies clés à l'origine du changement dans la fabrication. Mais pour tirer pleinement parti de son potentiel de production, les entreprises doivent mettre en place la bonne infrastructure pour la fabrication additive (AM).

De la répétabilité à l'automatisation, nous explorons cinq piliers clés qui soutiennent le passage de l'impression 3D à la production de pièces finies et quelles solutions peuvent aider à la transition.

1. Traçabilité

La traçabilité est actuellement l'une des principales préoccupations des entreprises qui adoptent la fabrication additive pour la production.

Dans la fabrication, la traçabilité signifie la capacité de suivre chaque pièce et produit tout au long du processus de fabrication, à partir du moment où les matières premières entrent dans l'usine jusqu'au moment où les produits finaux sont expédiés.

Avec l'entrée en jeu des réglementations, des rapports et des exigences de contrôle de la qualité, en particulier pour les industries telles que l'aérospatiale et le médical, le manque actuel de traçabilité dans l'écosystème de la FA et la chaîne d'approvisionnement doit être résolu si la FA doit être largement adoptée. en tant que technologie de fabrication viable.

L'un des défis à relever est la capacité de tracer les matériaux réutilisés. Par exemple, dans le PBF métallique, une fois le processus d'impression terminé, une certaine quantité de poudre métallique reste non fondue et peut être tamisée puis mélangée avec une nouvelle poudre dans une proportion spécifiée.

Le processus de réutilisation du matériau doit être visibles et traçables, afin que les utilisateurs finaux puissent être assurés qu'ils utilisent des matériaux de haute qualité pour construire des pièces critiques.

De plus, la traçabilité des lots est essentielle pour garantir que les pièces de chaque lot sont conformes à toute sécurité ou des normes de qualité.

Actuellement, le meilleur moyen d'assurer la traçabilité consiste à utiliser des solutions numériques, comme le Manufacturing Execution System (MES), un logiciel qui gère et contrôle chaque étape du flux de production de FA.

La traçabilité de bout en bout, rendue possible par le logiciel MES, peut établir des processus de gestion de la qualité plus efficaces grâce à des outils d'analyse de données et de veille économique.

Être capable de suivre exactement ce qui est arrivé à vos pièces 3D, et quand, tout au long du cycle de vie du produit, ajoute un nouveau niveau de qualité de processus pour la FA, car les entreprises peuvent facilement examiner les données clés et optimiser les processus lorsque des erreurs ou des défauts surviennent.

La mise en place d'opérations de FA traçables est la première étape vers l'utilisation de la technologie pour la production, car elle permet d'assurer la transparence et la responsabilité tout au long de la chaîne d'approvisionnement et de prouver que les produits répondent à certaines normes ou se conformer aux réglementations de l'industrie.

2. Répétabilité

La répétabilité - la capacité de produire une pièce ou un composant qui est le même à chaque fois - est un autre facteur crucial dans la réalisation de la production avec AM.

La plupart des technologies AM nécessitent une configuration de construction complète pour garantir la pièce termine le processus d'impression et peut subir un post-traitement. Comme la plupart des utilisateurs de FA le savent, c'est parfois plus facile à dire qu'à faire, car il n'est pas rare de faire face à des variations et à des incohérences de pièce à pièce et de machine à machine.

Une façon d'avancer consiste à rassembler autant de données que possible, qui peuvent donner un aperçu du processus d'impression 3D, et d'utiliser ces données pour optimiser le processus.

La mise en place d'un système de contrôle en boucle fermée est considérée comme le moyen le plus efficace d'augmenter la répétabilité en FA.

Un système de contrôle en boucle fermée comporte trois étapes :la première est la planification de la construction par simulation; le deuxième est la surveillance en cours du processus d'impression ; et enfin, l'utilisation des données recueillies pour repérer les écarts au cours du processus d'impression et ajuster le système pour les compenser.

En fin de compte, atteindre la répétabilité nécessitera une intégration étroite du matériel et des logiciels. En plus de cela, les fabricants doivent avoir une compréhension approfondie de l'équipement AM, des variables clés qui entrent dans le processus, de la façon dont ces variables peuvent varier et de la façon de calibrer l'équipement.

Pendant ce temps, bien sûr , implique une courbe d'apprentissage abrupte, avoir cette connaissance est vitale pour l'impression 3D de pièces avec des résultats fiables et cohérents.

3. Précision des pièces 

Alors que l'utilisation de la FA s'étend au-delà des seuls modèles cosmétiques, l'accent est mis de plus en plus sur la précision dimensionnelle. Le terme précision décrit à quel point la sortie d'un système de fabrication est conforme à une tolérance dans une plage dimensionnelle spécifiée.

Quand la FA en était à ses débuts et était principalement utilisée pour le prototypage, la précision n'avait pas beaucoup d'importance. Aujourd'hui, cependant, les systèmes AM sont beaucoup plus exigeants. Ils produisent régulièrement des prototypes fonctionnels, des montages et des pièces d'utilisation finale qui doivent répondre aux mêmes normes de précision strictes associées aux méthodes de fabrication traditionnelles, telles que l'usinage, le moulage par injection et le moulage.

La précision dimensionnelle globale est primordiale si ces derniers les aides à la fabrication et les produits finis doivent fonctionner correctement.

Étant donné la poussée de l'impression 3D dans les applications fonctionnelles exigeantes, il est important de déterminer si un système d'impression 3D peut produire des pièces qui respectent la tolérance et peuvent le faire à plusieurs reprises.

4. Automatisation

L'automatisation est une autre étape sur la voie de la préparation à la production et de l'évolutivité de la FA. Réalisée grâce à une combinaison de matériel et de logiciels, ainsi que de robotique, de capteurs et de réseaux, l'automatisation garantit des processus plus rationalisés dans le cadre d'un cycle de production numérique de bout en bout.

Pour les fabricants, intégrant des systèmes d'automatisation dans les lignes de production AM peut conduire à une plus grande efficacité, par exemple, en remplaçant les processus manuels et en établissant des systèmes avancés de suivi et d'analyse.

Différents niveaux d'automatisation peuvent être atteints tout au long du flux de travail AM. Au stade de la conception, il existe actuellement des solutions qui aident à automatiser certaines parties du processus de conception, comme la génération de support.

De plus, les outils de conception, comme l'optimisation de la topologie, évoluent pour aider à générer et valider les meilleures conceptions pour une application donnée et les exigences d'ingénierie.

Au stade de la production, il y a une opportunité de rationaliser la planification et la gestion de la production à l'aide du logiciel MES. Un tel logiciel remplace les processus à forte intensité de main-d'œuvre, tels que la gestion manuelle des commandes et la gestion de projet, grâce à l'utilisation d'une plate-forme numérique unique.

De plus, le post-traitement FA a longtemps été l'étape la moins automatisée de toute la chaîne de production FA. Cela est en train de changer avec l'introduction de systèmes de post-traitement orientés vers le nettoyage, le dépoudrage, l'élimination des supports et la teinture automatisés pour les pièces imprimées en 3D.

La mise en place de systèmes de post-traitement automatisés ouvre également la porte à un degré plus élevé de répétabilité avec la FA. Étant donné que presque toutes les pièces imprimées en 3D nécessiteront une forme de post-traitement, il est essentiel de s'assurer qu'un système de post-traitement peut fournir des résultats reproductibles - et l'automatisation pilotée par logiciel fournit l'une des solutions.

L'introduction de l'automatisation à toutes les étapes du flux de travail FA réduira en fin de compte le coût global de l'impression 3D, étendant sa portée à un plus large éventail d'applications.

5. Vérification et conformité réglementaire 

Le dernier élément qui sous-tend la transition vers la production avec la FA est la possibilité de vérifier les performances de vos pièces imprimées en 3D.

Un processus AM vérifié permet aux fabricants de savoir que les propriétés chimiques, mécaniques et, pour les pièces métalliques, métallurgiques, ainsi que les géométries complexes, peuvent être obtenues de manière cohérente dans les limites des spécifications.

Pour réaliser la vérification, il est essentiel de comprendre et d'appliquer les normes AM actuellement disponibles et développées par l'ISO, l'ASTM et d'autres organismes de normalisation.

Alors que des normes sont en cours d'élaboration pour les processus d'impression 3D – à ce jour, il existe 22 normes publiées par l'ASTM et 15 par l'ISO – de nombreuses normes critiques sont encore en cours d'élaboration.

Par exemple, la méthode actuelle d'assurance qualité et de vérification consiste à tester les pièces finales, ce qui nécessite du temps et des ressources supplémentaires. Pour surmonter ce problème, l'industrie doit développer des processus complets de certification des pièces qui permettront un meilleur contrôle qualité en temps réel.

Ce qui rend la tâche plus difficile est le fait que les processus de certification diffèrent selon l'industrie et l'application. . Comment et quand les tests sont effectués pour la certification est un domaine qui devra être spécifié par tout processus de normalisation.

Cela dit, la collaboration avec les experts et les adoptants réussis, comme les fournisseurs de services établis, est une étape cruciale vers se familiariser avec les réglementations et les procédures de vérification les plus récentes dont vous avez besoin pour réussir l'intégration de l'impression 3D dans votre environnement de production.

Passer à la production avec succès grâce à l'impression 3D

La véritable production avec l'impression 3D ne commence que lorsque les cinq pièces sont réunies. Bien que nous ayons discuté de chacun d'eux séparément, les éléments se chevauchent et se complètent souvent.

C'est pourquoi il est important de penser et d'agir de manière holistique lors de l'intégration de la FA dans votre production. Vous pouvez commencer par explorer les technologies disponibles, en priorisant celles qui conviennent le mieux à vos besoins, en assemblant progressivement toutes les pièces.

Bien que le changement ne se produise pas du jour au lendemain, les avantages qu'il procure vous permettront de déverrouiller de nouveaux marchés et modèles commerciaux, entraînant l'avenir de la fabrication numérique avec l'impression 3D.