Comment intégrer l'impression 3D dans une grande entreprise ?

Comme impression 3D est de plus en plus adopté comme un outil utilisé au-delà du prototypage rapide, les entreprises seront désireuses d'apprendre à l'intégrer efficacement. Cependant, une entreprise peut ne pas vouloir ou ne pas être en mesure de se lancer immédiatement dans la fabrication additive (AM) à part entière de pièces finales.

La naissance de l'AM chez Caterpillar

L'histoire de l'impression 3D chez Caterpillar reflète, à certains égards, la propre histoire de DelVecchio avec l'entreprise. « En 1991, nous avons eu notre première machine de stéréolithographie », a expliqué DelVecchio. « C'était dans notre laboratoire de prototypage rapide. Nous avons créé ce laboratoire de prototypage rapide qui existe depuis des années. La plupart de nos ingénieurs ont vu notre laboratoire de prototypage rapide et l'ont utilisé. Ce n'était pas une technologie que beaucoup de gens pouvaient obtenir autrement. Donc, nous avons fait des aménagements, nous avons fait des visualisations, nous avons fait de beaux modèles. C'était tout autour de moi, et ça l'est toujours depuis plus de 25 ans.

Au fil du temps, cependant, Caterpillar a cherché à étendre l'utilisation de la FA dans l'ensemble de l'entreprise, en particulier à mesure que la technologie mûrissait. "Il n'y a rien de mal avec le prototypage et la visualisation rapides, mais ce que nous avons décidé était en fait essentiel d'utiliser un additif pour passer au niveau supérieur du point de vue de l'innovation", a déclaré DelVecchio au public d'AMUG.

La question pour elle, cependant, était "Comment diable faites-vous cela quand vous avez tous ces employés, environ 100 000 employés partout ?"

Imprimantes nomades, sommets AM et concours de conception

Avec Caterpillar ayant une si grande empreinte mondiale, DelVecchio a expliqué que la réponse était de commencer petit, une stratégie que l'entreprise a appris à mettre en œuvre lorsqu'elle a commencé à fabriquer des machines géantes et coûteuses qui sont censées résister de manière fiable après des heures de travail intense dans le domaine. Cela signifie lancer des programmes pilotes de test et travailler avec les premiers utilisateurs sur les produits avant leur mise en œuvre généralisée.

Cela a abouti au « Programme d'imprimante nomade », comme l'appelait DelVecchio. Un cadre avant-gardiste de Caterpillar a demandé à l'équipe de DelVecchio d'acheter des systèmes de FA sans se soucier du retour sur investissement, ce qui a conduit à l'achat de six machines industrielles, dont des uPrints, des Fortus 250, une imprimante Objet et une HD Max.

Les imprimantes ont été livrées aux usines de fabrication Caterpillar à travers les États-Unis, où les ingénieurs locaux ont été autorisés à expérimenter la technologie de la manière qu'ils voulaient. Bien que DelVecchio ait déclaré qu'il y avait eu quelques succès du programme, elle a également eu des ingénieurs qui l'ont appelé et lui ont demandé :« Hé, Stacey, que voulez-vous que nous imprimions avec votre imprimante ? »

Afin d'informer plus formellement les employés et les ingénieurs de Caterpillar sur la technologie, l'entreprise a organisé un sommet AM, composé de sessions et de présentations conçues pour amener les équipes à réfléchir plus sérieusement à la technologie. DelVecchio a déclaré que cela évoluera vers une approche plus ciblée de la FA cette année avec l'introduction d'ateliers « Design for Additive », dans lesquels les membres de l'équipe Caterpillar qui comprennent déjà le besoin de la technologie commenceront à travailler sur la conception réelle pour la FA afin de résoudre des problèmes spécifiques.

Pour impliquer davantage ses employés dans cet état d'esprit, Caterpillar a organisé un concours de conception, demandant aux ingénieurs d'aller au-delà des gabarits et des montages imprimés en 3D et, à la place, de se concentrer sur les pièces d'extrémité qui seraient améliorées avec la FA. Le design gagnant était un clapet anti-retour à bille qui combinait plusieurs composants d'un assemblage en une seule pièce métallique imprimée en 3D. Cette initiative sera étendue cette année à quatre ou cinq compétitions différentes.

L'usine AM

Depuis sa création il y a 25 ans, le laboratoire de prototypage rapide a également évolué. L'année dernière, Caterpillar a officiellement coupé le ruban de son usine de fabrication additive. Le site est situé au Centre mondial de recherche et de développement de Caterpillar à Mossville, dans l'Illinois. Cette installation permet au groupe d'innovation AM d'accéder au groupe R&D et de s'en inspirer, mais expose également l'usine AM au public et aux cadres qui visitent régulièrement l'installation.

L'usine comprend 10 imprimantes 3D industrielles, dont une imprimante 3D Carbon M1 et une MicroFoundry. Pendant les six premiers mois, la technologie d'impression 3D de Caterpillar était ouverte gratuitement aux employés, jusqu'à ce que la nouveauté des services d'impression 3D gratuits provoque une augmentation inutile de la demande. Cela a conduit à un modèle uniquement matériel.

"Nous sommes ensuite passés à un modèle uniquement matériel, ce qui, personnellement, me semble bon si vous êtes au début du voyage", a déclaré DelVecchio. «Cela fait en sorte que les gens aient un peu de peau dans le jeu. Le coût du matériel n’est que de quelques centimes, mais ce n’est pas le coût entièrement grevé. L'usine facture désormais un « coût entièrement grevé », qui tient compte de la main-d'œuvre post-traitement, du loyer payé par l'usine et du coût de la machine.

L'avenir de la FA chez Caterpillar

Jusqu'à présent, AM a déjà commencé à avoir un impact chez Caterpillar, et DelVecchio s'attend à ce que cet impact augmente. Par l'intermédiaire de sa filiale Solar Turbines, Caterpillar fabrique sa première pièce d'extrémité, un tourbillon de carburant avec une géométrie unique. Des outils de surface et des prototypes ont également été imprimés en 3D par l'entreprise. Avec son M1, Caterpillar a pu imprimer en 3D un passe-fil en élastomère pour son activité de pièces de rechange, ce qui, selon DelVecchio, est non seulement essentiel pour l'entreprise dans son ensemble, mais jouera également un rôle important dans sa stratégie de fabrication additive à l'avenir.

Dans un projet, Caterpillar 3D a imprimé 36 maillons de chenille différents avant de passer à la production finale, économisant 160 000 $ en temps et en main-d'œuvre.

« [Les activités de rechange que nous avons] font partie intégrante de notre modèle commercial », a déclaré DelVecchio. « Nous soutiendrons les équipements 25 ans après leur arrêt de production, et certaines de nos pièces sont en production depuis très longtemps. Il n'est pas rare que nous soutenions quelque chose qui a été conçu il y a 50 ans."

Pour traiter efficacement cet aspect et d'autres aspects de l'entreprise, l'entreprise envisage de numériser une partie de son inventaire avec la numérisation 3D et, en fin de compte, de créer un inventaire virtuel. Il y a encore du travail à faire sur ce front, cependant.

Caterpillar recherche également des partenariats pour poursuivre son entrée dans l'espace AM. Cela inclut son récent partenariat avec FIT AG, qui verra les deux entreprises travailler ensemble au cours d'un contrat de trois ans pour imprimer en 3D des pièces en aluminium et en titane. Au-delà de FIT AG, Caterpillar recherche des fournisseurs, des universités et d'autres organisations susceptibles de faire progresser son innovation en FA.

DelVecchio pense que l'investissement de Caterpillar dans la FA rendra l'entreprise plus flexible, permettant l'innovation même sur les plus grosses machines. Avant de faire le saut pour terminer les pièces, cependant, la société a parcouru un long chemin pour y arriver. Une leçon pour les autres grandes entreprises envisageant une mise en œuvre plus large de la technologie pourrait alors être de voir grand, de commencer petit et d'agir rapidement.

Crédits :En savoir plus sur l'impression 3D chez CATERPILLAR.