Pourquoi la fabrication additive révolutionne la production :principaux avantages

Fabrication additive (FA) , communément appelée impression 3D, est le processus de création d'objets en ajoutant des matériaux en couches. Cette méthode est opposée à la fabrication soustractive, qui fabrique des objets en découpant un bloc solide de matériau. La fabrication additive peut utiliser divers matériaux, notamment des plastiques, des métaux, des biomatériaux et même des matériaux comestibles. Sa popularité a récemment augmenté, grâce aux progrès des techniques d'impression 3D telles que la modélisation par dépôt de fusion (FDM), la stéréolithographie (SLA), la fusion sélective au laser (SLM), le jet de matériaux et d'autres qui élargissent ses applications et ses capacités.

La FA présente de nombreux avantages par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles. Étant donné que les modèles et les conceptions informatiques peuvent être facilement transférés électroniquement ou partagés via Internet, la fabrication additive permet aux entreprises de développer rapidement et de manière rentable des prototypes fonctionnels pour les tests de produits. De plus, il prend en charge des séries de production limitées sans se soucier des minimums des lignes de production traditionnelles ou des limitations de capacité. Cette flexibilité permet également des ajustements rapides de la conception, en s'adaptant aux modifications nécessaires tout au long du processus de production. 

Principaux avantages de la fabrication additive

L'article suivant présente les quatre principaux avantages de la fabrication additive, en se concentrant sur les récentes avancées technologiques qui la positionnent comme une méthode de fabrication privilégiée pour l'avenir. Ces avantages illustrent le potentiel de transformation de la fabrication additive aujourd’hui. À mesure que les industries adoptent de plus en plus cette technologie, les avantages (des capacités de conception complexes aux délais de production accélérés) remodèlent le paysage manufacturier.

Liberté de concevoir et d'innover

Les ingénieurs produits peuvent compter sur l’inévitabilité des modifications et des refontes, ce qui fait de l’adaptabilité un aspect crucial de l’ingénierie. La fabrication additive soutient cette dynamique en permettant des itérations rapides et en mettant l'innovation et le design au premier plan. Plus que la simple création de pièces physiques, il donne aux ingénieurs une liberté de création dans le processus de production, sans encourir les pénalités de temps ou de coût souvent associées à la fabrication et à l'usinage traditionnels. Cette flexibilité constitue un avantage majeur de la fabrication additive, car elle offre des possibilités d’ajustements de conception efficaces et rentables. Cela est d'autant plus vrai que plus de 60 % des conceptions soumises pour l'outillage et l'usinage sont modifiées en cours de production. Il s’agit d’une somme importante, et dans la fabrication traditionnelle, cela entraîne rapidement des augmentations substantielles des coûts et des délais. La fabrication additive remédie à ce problème en s'éloignant des conceptions statiques conventionnelles tout en permettant aux ingénieurs d'essayer plusieurs itérations ou versions simultanément avec des coûts supplémentaires minimes.

Cette liberté de concevoir et d'innover à la volée sans pénalités rapporte des récompenses significatives :des délais de production accélérés, une qualité de produit améliorée, une plus grande diversité de conceptions de produits et, en fin de compte, un volume de produits plus élevé. Pour les entreprises, cela signifie un potentiel d'augmentation des revenus grâce à une production rationalisée et à une mise sur le marché plus rapide.

Soutien à la fabrication verte

Il est très clair que la fabrication additive rationalise considérablement les méthodes de fabrication et de production traditionnelles. Ce processus compressé signifie également que l’empreinte environnementale est réduite. Lorsque l'on considère le processus d'extraction de l'acier ou le processus de réoutillage requis dans la fabrication traditionnelle, il est facile de comprendre pourquoi la fabrication additive est considérée comme une alternative durable.

Même si la fabrication additive nécessite de l’électricité, sa consommation d’énergie est généralement inférieure à celle de nombreuses méthodes de fabrication traditionnelles de pièces. De plus, il minimise les déchets en utilisant uniquement le matériau nécessaire pour chaque pièce, et certains plastiques utilisés dans les processus de fabrication additive sont recyclables. La fabrication additive est également très efficace pour les applications légères dans les véhicules et les avions, ce qui est essentiel pour réduire les émissions de carburant. Les composants produits à l’aide de procédés de fabrication additive permettent aux ingénieurs de fabrication de construire des pièces solides avec un intérieur en nid d’abeille semi-creux. Ces pièces conservent un excellent rapport résistance/poids comparable à celui des pièces solides. La principale différence, cependant, est que ces composants peuvent être jusqu'à 60 % plus légers que les méthodes de fabrication soustractives traditionnelles, réduisant ainsi considérablement les coûts de carburant et l'impact environnemental associés au produit final.

Améliorations des résultats grâce à la physique des usines

L’un des moyens les plus efficaces d’améliorer les résultats d’une entreprise consiste à réduire les risques et à accroître la prévisibilité. Grâce aux principes de la physique des usines, la technologie de fabrication additive numérique transforme les méthodes de production auparavant imprévisibles et les rend prévisibles en analysant et en équilibrant les charges de travail de l'usine. Grâce aux moteurs de devis en ligne tels que Xometry.com et aux calculs de volumes automatisés à partir d'un logiciel de CAO, les ingénieurs peuvent recevoir des dates de livraison en temps réel. 

De plus, les machines AM ont des capacités de volume définies qui peuvent être suivies et surveillées en continu, permettant une gestion et une automatisation précises des charges d'usine. Cela rend la tarification dynamique, réagissant instantanément aux paramètres physiques de l'usine tels que la charge et la capacité. Il fournit également aux ingénieurs une méthode fiable pour contrôler les coûts, réduisant ainsi les risques d’imprévisibilité des plannings et d’interruptions de la chaîne d’approvisionnement. Les imprimantes 3D et autres équipements de fabrication additive peuvent lire les fichiers CAO pour déterminer les temps de construction et les besoins en matériaux, avant même le début de la production. Cela permet de mieux planifier la capacité, de donner aux clients des dates de livraison précises et de planifier la capacité de l'usine en prévoyant les besoins futurs sans interruption.

Obtenir des pièces – rapidement

À ce stade, la disponibilité des pièces à la demande est probablement reconnue comme un avantage essentiel de la fabrication additive, et à juste titre, car l'accès immédiat aux pièces peut faciliter un processus de développement et de conception de produits plus agile.  Cet avantage renforce la flexibilité permettant d’itérer et de repenser sans les contraintes de fabrication traditionnelles. La rapidité est essentielle à chaque étape de la fabrication additive, depuis le devis et la production jusqu'à l'expédition. Cela s’applique aux pièces et composants d’utilisation finale utilisés comme solution de transition jusqu’à ce que la fabrication traditionnelle puisse se développer. 

Quoi qu’il en soit, la plupart aboutissent à la fabrication additive faisant office de pont entre les technologies. C'est ainsi que nous, chez Xometry, sommes mis en place avec nos services de fabrication additive ET soustractive. Par exemple, supposons qu’un fournisseur produisant des pièces traditionnelles pour un constructeur automobile échoue, qu’une machine soit en panne pour maintenance ou qu’il utilise 100 % de sa machine sans capacité de fabriquer les pièces nécessaires. Les constructeurs automobiles peuvent se tourner vers une entreprise de fabrication additive telle que Xometry pour produire instantanément les pièces thermoplastiques nécessaires au fonctionnement de l'usine. Sans ces pièces à la demande permettant une production continue, l'usine aurait été inactive pendant des semaines, coûtant à l'entreprise des milliers de dollars de revenus.

Un autre exemple de l’impact de la fabrication additive sur les applications gouvernementales est son rôle consistant à garantir que les équipements essentiels et vitaux des forces armées soient disponibles sur demande. Lorsque la production de lampes de poche militaires, essentielles pour les soldats en patrouille et lors des missions de nuit, a été temporairement interrompue pour être rééquipées, AM a apporté une solution cruciale. En permettant une validation rapide de la nouvelle conception de la lampe de poche, AM a permis de procéder à l'assemblage sans attendre le rattrapage des processus d'outillage traditionnels. Sans la capacité d'AM à apporter des ajustements de conception du jour au lendemain, le retard aurait été d'au moins 12 semaines, un temps d'attente important qui aurait pu affecter la préparation et la sécurité de la mission.

La demande de production rapide de pièces devrait croître régulièrement, en particulier à mesure que l’industrie se familiarise avec les technologies génériques telles que la fabrication additive. Les entreprises de fabrication traditionnelles investissent déjà dans le développement des capacités de fabrication additive sur site afin de répondre plus efficacement à la demande.  À mesure que son adoption se développe, le potentiel de la fabrication additive pour améliorer l'efficacité et réduire les délais continuera de se développer, jetant les bases d'une transition vers des installations de fabrication axées sur le numérique et en réseau mondial. Des entreprises comme Xometry sont à l'avant-garde de cette transformation, pionnières dans les avancées en matière de solutions de production à la demande et axées sur le numérique. 

Greg Paulsen

En tant qu'ingénieur principal de solutions et responsable du développement commercial chez Xometry, Greg Paulsen travaille à l'intersection de l'ingénierie et de la croissance. Il développe des ressources de conception pour la fabrication, conseille sur des projets de fabrication personnalisés complexes et aide les organisations à passer du prototype à la production. Greg travaille en étroite collaboration avec les clients pour identifier les bonnes solutions de fabrication en fonction des exigences du projet (des prototypes en faible volume à la production à grande échelle) dans l'usinage CNC, la fabrication additive, la tôlerie, le moulage d'uréthane et le moulage par injection.

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