Fabrication additive : Comment l'impression 3D réduit les coûts de production et booste l'efficacité

Au cours des cinq dernières années, l'impression 3D a évolué de manière spectaculaire. Aujourd'hui, les imprimantes sont largement disponibles, rentables, et les équipes métier sont de plus en plus familières avec la technologie. Elle a gagné sa place comme discipline de fabrication à part entière et continue de faire les manchettes.

La première maison imprimée en 3D a été mise en vente cette année, et au-delà d'une myriade de biens de consommation, les articles imprimés en 3D sont maintenant intégrés à des secteurs allant de l'énergie renouvelable à la santé. Si l'enthousiasme se centre souvent sur les applications de pièces finales, la vraie valeur réside souvent directement sur votre ligne de production – optimiser les outils et processus pour réduire les coûts.

Pensez petit, économisez gros

La fabrication additive brille dans la production de pièces finales complexes, pourtant les gains les plus immédients viennent fréquemment de l'affinement des étapes de fabrication existantes. Un composant imprimé en 3D bien conçu peut débloquer des économies de coûts et d'efficacité sans avoir besoin de redessiner le produit entier.

Pour les équipes ancrées dans des lignes de production traditionnelles complexes, cela offre un soulagement surprenant mais bienvenu. Les lignes comportent souvent des dizaines de milliers de pinces, supports et autres composants – chacun un candidat potentiel pour l'optimisation additive. La FA ne vise pas à remplacer la fabrication conventionnelle mais à l'améliorer, réduisant les coûts sur le moulage par injection, l'assemblage et le conditionnement tout en apportant des bénéfices additionnels.

De petits changements dans votre production, comme cette pince à succion redessinée, peuvent créer des impacts positifs significatifs.

Coûts divisés par deux pour un gabarit humble chez Volvo (et bénéfices additionnels)

Prenez Volvo Car Gent, par exemple. La moitié de la production annuelle de Volvo est réalisée ici, avec environ 57 véhicules quittant la ligne chaque heure. La vitesse est critique, mais la précision l'est tout aussi essentielle, surtout quand trois gammes distinctes – et plusieurs modèles au sein de chacune – partagent la même ligne.

Chaque voiture nécessite un marquage unique – logo, numéro de modèle, et autres marques – appliqué rapidement et sans endommager la peinture. Historiquement, cela était réalisé avec une variété de gabarits de collage encombrants : lourds, délicats et coûteux. De plus, un nouveau gabarit pouvait prendre six semaines à arriver s'il cassait.

De tels outils de ligne de production sont des candidats parfaits pour des solutions additives. La clé est que le gabarit n'ait pas besoin d'être entièrement imprimé en 3D ; une approche hybride offre souvent la meilleure performance coût.

Ce gabarit a des composants imprimés en 3D et coûte 48% moins cher que le gabarit traditionnel.

L'équipe de Materialise a réexaminé le gabarit et découvert qu'il pouvait être construit à partir d'un mélange de pièces standard et de pièces imprimées en 3D. Ils ont commencé avec des tubes en carbone standard pour le cadre – léger, durable et facilement disponible – puis ont ajouté des points de connexion, tampons et butées imprimés en 3D. Chaque élément a été fabriqué à partir du matériau le plus approprié, résultant en un gabarit 48% moins cher globalement.

Mais les économies de coûts prennent de nombreux visages

Alors que le gabarit hybride a amélioré la vitesse et la précision de Volvo, les bénéfices s'étendaient au-delà de la réduction de coût initiale. Le nouveau gabarit était presque deux-tiers plus léger, améliorant la sécurité des opérateurs et réduisant la probabilité d'erreurs. Des délais plus courts réduisaient le risque d'arrêt et diminuaient le besoin de stocker des gabarits de rechange sur site. Ainsi, un outil moins cher a apporté des économies sur les dimensions qualité, sécurité et chaîne d'approvisionnement.

Bénéfices à plus long terme

Le gabarit de Volvo démontre une amélioration de coût direct, mais la fabrication additive peut aussi générer de la valeur durable. En 2017, Signify (alors Philips Lighting) a approché Materialise pour explorer si l'impression 3D pouvait réduire les taux de défaillance de composants sur leur ligne d'assemblage. La collaboration a produit un support de lampe et une pince à succion ré-ingénierés qui ont fonctionné continuellement pendant quatre ans sans une seule rupture, économisant environ 89 000 € par an.

Cet exemple illustre comment le vrai driver de coût n'est pas le prix de la pièce mais la maintenance qu'elle élimine. Sur quatre ans, Signify a économisé plus de 250 000 €, tout cela à partir d'une paire de petits composants tenant dans la paume.

Réduire les coûts par l'innovation

Pousser les limites de l'impression 3D pour les produits finis est essentiel, pourtant les opportunités les plus immédiates résident souvent dans l'amélioration des lignes de production existantes dans le monde. Ces lignes regorgent de pièces humbles qui peuvent être ré-ingénierées aujourd'hui pour réduire coût et empreinte.

L'expérience de Volvo Car Gent montre qu'un seul composant – comme un gabarit plus léger et moins cher – peut transformer tout l'état d'esprit de production, générant des économies et favorisant une culture d'amélioration continue de l'intérieur vers l'extérieur.