Élever le contrôle qualité : l'outillage 3D imprimé améliore la précision manufacturière

Jigs et fixtures bien conçus pilotent une production lean et efficace, pourtant l'effort d'ingénierie requis peut goulot les petites opérations. Markforged démontre comment ses imprimantes Mark Two transforment le contrôle qualité en créant de l'outillage haute performance en impression 3D.

Chaque imprimante Markforged est soutenue par un processus rigoureux de contrôle qualité vérifiant que chaque sous-système répond à nos standards d'ingénierie de précision. Si ce test approfondi garantit la fiabilité, il ajoute aussi du temps au cycle de fabrication, limitant notre capacité à répondre vite à la demande changeante. En entreprise à croissance rapide, l'agilité est essentielle. Nous adoptons donc une approche équilibrée : valider les sous-systèmes efficacement et investir l'effort d'ingénierie là où il rapporte le plus. L'impression 3D de nos jigs et fixtures nous permet de prototyper, tester et déployer des améliorations à une fraction du coût et temps de l'usinage traditionnel.

Un exemple premier est notre jig de calibration précharge extrudeur nylon. L'extrudeur est composant clé de la Fabrication Filament Fusionné (FFF). Pour un aperçu concis de la mécanique extrudeur, voir le guide détaillé de RepRap Squad.

La qualité d'impression constante repose sur le « système de pincement » de chaque extrudeur appliquant une force dans nos tolérances. Cette force vient d'un duo de ressorts dont la précharge est ajustable. Initialement, nous calibrions les extrudeurs tard dans l'assemblage avec un jig conçu par Phillip, ingénieur mécanique spécialisé instrumentation machine. Le jig, en pièces découpées jet d'eau et usinées, avait 2 semaines de délai, nécessitait modifications sur site et souvent retouches sur notre fraiseuse CNC interne. De plus, la plupart des extrudeurs du fournisseur nécessitaient ajustement, et les mesurer in situ sur l'imprimante assemblée était fastidieux et ralentissait la production. Nous avons décidé de créer un fixture testant rapidement un lot d'extrudeurs reçus tout en gardant vis de réglage accessibles.

Objectifs design clés : 1) outil validation ex-situ rapide pour calibrer lots entiers ; 2) mécanisme poka-yoke pour que l'extrudeur ne s'insère qu'en une orientation, évitant mauvais calibrages ; 3) empreinte compacte 30x30 cm pour notre atelier.

Bennett, autre ingénieur mécanique, a livré le jig final. Le système centre sur un jauge de force Omega DFG35. L'extrudeur glisse dans un réceptacle ; une roue folle à ressort flottant dirige la force sur la sonde du jauge. Le jauge est monté sur rail linéaire, le laissant bouger librement sur l'axe de la roue folle. Une vis pouce à tête flottante, filetée dans un insert laiton fondu, presse le jauge dans la roue sans introduire de couple.

Bennett a incorporé plusieurs features spécifiques impression 3D. Via notre technique « fiber striping », il a ajouté renforcement fibre toutes les 20-40 couches, donnant une pièce exceptionnellement forte et économe en matière. Le réceptacle extrudeur fut produit en pièce unique — géométrie qui aurait requis multiples setups CNC coûteux.

Aujourd'hui, le jig siège dans notre usine, permettant un flux contrôle qualité rationalisé qui économise temps technicien et nous permet de livrer plus d'imprimantes Mark Two aux clients.