Entretien d'expert avec John Barnes, PDG de Metal Powder Works :stimuler l'innovation matérielle dans la fabrication additive

En 2022, l’enquête menée par Hubs auprès des communautés d’ingénierie et d’impression 3D dans son « 3D Printing Trend Report 2022 » a vu 44 % des participants citer les nouveaux matériaux et composites comme le principal développement de l’année. Pourtant, dans le domaine de la FA métallique, il ne reste que 16 spécifications AMS publiées pour la poudre métallique. Alors que l’influence de la fabrication additive s’étend à des cercles industriels plus larges et que de plus en plus d’entreprises réfléchissent aux avantages qu’elle peut apporter, il sera impératif de leur fournir les connaissances et les outils nécessaires pour pousser davantage l’innovation.

‍

Nous avons rencontré John Barnes, PDG de The Barnes Global Advisors et Metal Powder Works, pour discuter de la manière dont ses deux entreprises sont à l'origine d'un changement intégral dans le domaine.

‍

Commençons par Metal Powder Works. Pourriez-vous nous en dire un peu plus sur le « Processus DirectPowder » de MPW ? Y a-t-il une lacune sur le marché de la fabrication additive métallique que son invention comble ?

‍

Je pense qu'à bien des égards, notre « Processus DirectPowder » accumule nos 20 années d'expérience en fabrication et l'applique à la production de poudre.

‍

La production de poudre est basée sur l’atomisation, une technologie vieille de plusieurs siècles. Mais la consistance de la poudre est extrêmement variable :lorsque nous l'utilisions pour tenter de qualifier des pièces pour Airbus, nous devions toujours modifier les paramètres des imprimantes pour accepter les variations d'un lot à l'autre.

‍

Notre « processus DirectPowder » pour la production de poudre est incroyablement cohérent :dans une étude, nous avons fourni 2 lots de poudre, à 12 mois d'intervalle, sur deux machines différentes et la taille moyenne des particules n'était différente que de 3 microns. Lorsque vous réduisez ainsi la variabilité de la matière première, vous commencez intrinsèquement à réduire la variabilité de tout le reste. Si vous ne le faites pas, il est très difficile de trouver une solution ailleurs dans le processus.

‍

Metal Powder Works le voit. Vous nous dites quelle taille de poudre vous souhaitez, et nous ne fabriquons que cela :c'est un processus à très haute efficacité. Si vous voulez une poudre de 20 à 63 microns, par exemple, 95 % ou plus de ce que nous produisons sera de cette taille de poudre, ce qui signifie que nous avons très peu de pertes dans le processus. C’est pourquoi nous sommes très abordables, ce qui n’est pas souvent le cas dans la production traditionnelle de poudre.

‍

[Crédit d'image :Metal Powder Works]

‍

« N'utilisez pas l'atomisation » n'est pas notre message. Nous disons que l’atomisation fonctionne lorsqu’il y a des économies d’échelle – l’acier inoxydable, l’Inconel 718, beaucoup de gens les utilisent. Mais si vous souhaitez que davantage de matériaux soient disponibles pour la fabrication additive, le processus d’atomisation, économiquement, ne fournira probablement pas de solution. C'est pourquoi il n'existe aujourd'hui qu'une douzaine de matériaux disponibles sous forme de poudres.

‍

Il existe à lui seul plus de 100 alliages d’aluminium différents. Si vous regardez un avion moderne, il utilise une douzaine d’alliages d’aluminium différents, plusieurs alliages de titane, probablement une douzaine d’acier – les matériaux sont optimisés pour ce qu’ils doivent faire. La fabrication additive doit évoluer dans un régime similaire.

‍

Quelle importance aura le développement des matériaux en 2023 ?

‍

Au fil des décennies, nous avons traversé des phases où le designer était considéré comme « sans importance » et où l’accent était entièrement mis sur la fabrication. Puis, tout d’un coup, le design est devenu important :la fabrication avait rattrapé ce que nous pouvions concevoir et nous devions à nouveau pousser l’angle du design. Aujourd’hui, nous constatons que le secteur manufacturier a du mal à suivre le rythme. Cependant, avec ces nouvelles technologies de fabrication avancées comme la fabrication additive, le concepteur dispose d’un nouvel ensemble d’outils.

‍

Nous permettons au concepteur de revenir en arrière et de repenser, par exemple, l’apparence de l’intérieur d’une voiture, et ce développement s’accompagne également des matériaux. Ceux-ci sont essentiels pour leur permettre de proposer ces nouveaux designs.

‍

L’industrie automobile a par exemple traversé une décennie ou plus de substitution de matériaux. Ils ont pris l'acier et l'ont remplacé par de l'aluminium, puis de l'aluminium par du plastique, jusqu'à ce qu'ils soient à court de choses à remplacer, et ils se sont à nouveau tournés vers la refonte. Grâce aux technologies avancées et à la fabrication additive, vous pouvez créer des conceptions offrant des pièces légères, tout en obtenant les mêmes performances, voire meilleures.

‍

L’avenir est une question d’équipes. Si vous regardez l’une des technologies de fabrication avancées – IA, automatisation, robotique, impression 3D – elles nécessitent toutes une équipe, car aucune discipline seule ne peut y parvenir.

‍

La fabrication additive est un sport d’équipe. Vous avez un concepteur, un spécialiste des structures, un spécialiste des matériaux. Il se passe beaucoup de choses dans la boîte de l'imprimante. Vous créez simultanément une forme et un matériau en même temps. il y a des matières premières qui arrivent, des gaz industriels et des lasers – il se passe toutes sortes de choses. Cela n'arrive pas sans une équipe.

‍

J'aime l'idée selon laquelle l'impression 3D est une lentille à travers laquelle nous pouvons continuer à repenser différents aspects de la production.

Je pense que c'est ça. L’impression 3D n’est pas une chose, c’est une famille de choses. C'est presque un chemin de la pensée.

En fonction de l’effet final que vous visez, vous choisissez l’imprimante qui vous y mènera. Si vous souhaitez imprimer des cellules cutanées, il y a une réponse. Si vous voulez imprimer une maison avec du béton, eh bien, il y a une réponse à cela. Si vous souhaitez fabriquer une pièce en plastique, il existe également une réponse à cela.

‍

Mais ils sont tous construits sur le même principe, à savoir cette construction « couche par couche ». Et c'est difficile parce que nous avons sculpté des objets dans la roche et le bois depuis le début de l'humanité. Maintenant, il est temps de penser à l’inverse – cela prend beaucoup de temps.

‍

Parlons maintenant d'un type d'entreprise assez différent dans lequel vous êtes impliqué, pouvez-vous parler un peu de The Barnes Global Advisors et de la valeur qu'il apporte aux entreprises ?

Nous avons commencé par aider les gens à digérer la fabrication additive. Notre formidable équipe d'ingénieurs possède une grande expérience dans des marchés très intensifs : aérospatiale, défense, médical et transports lourds. Nous nous appuyons sur notre expérience de choses qui ne se sont pas bien passées la première fois que nous l’avons essayé, afin de pouvoir le rationaliser pour d’autres personnes.

‍

Beaucoup de gens sont très confus quant aux exigences et aux qualifications liées à la fabrication additive :pour nous, le processus est toujours exactement le même. Qu’il s’agisse d’une locomotive ou d’un avion, le processus est le même, même si le niveau d’intensité et les tests que vous pourriez subir peuvent différer. Comprendre les exigences implique de déterminer à quoi ressemblera le succès. À partir de là, nous aidons les entreprises à travailler à rebours.

‍

Nous donnons les mêmes conseils à tout le monde, des imprimeurs aux entreprises de matériaux. Si vous savez ce dont le client a besoin, il s'agit de déterminer quel problème vous résolvez, quelle est la valeur qu'il représente, puis de travailler à rebours et de déterminer comment nous permettons à cela d'intervenir.

‍

En cours de route, nous avons introduit une formation de développement de la main-d'œuvre et des compétences, d'abord avec notre cours « Concevoir pour la FA », enseignant aux gens ce qu'est l'additif, où il est utilisé, les avantages et les inconvénients, ainsi que chacun des différents processus. TBGA est unique dans le sens où l'équipe a de l'expérience dans l'utilisation de toutes les familles de processus de FA - nous pouvons parler de poudre, d'énergie directe, d'extrusion de matériaux, le tout à un niveau opérationnel. Il est important de noter que nous le faisons de manière indépendante :nous ne sommes liés à aucune autre entreprise, ce qui signifie que nous examinons les choses comme le font les ingénieurs.

‍

Au cours des deux dernières années, nous avons intégré un groupe que nous appelons « Médias », dont l’objectif est de traduire toutes ces connaissances technologiques et d’envoyer ce message au marché. L’industrie manufacturière est un marché très intéressant (et bruyant) – il est différent de ceux axés sur les produits commerciaux ou de consommation.

‍

Nous avons constaté que grâce à l’aspect personnel, aux médias, puis au conseil, il existe une harmonie dans notre façon de travailler. Cela nous permet de passer d'un projet stratégique jusqu'à l'introduction de produits sur le marché. De plus en plus, nous constatons à travers toutes ces perturbations de la chaîne d’approvisionnement que nous pouvons aider le gouvernement américain et d’autres à comprendre comment ils peuvent s’adapter et à déterminer si la fabrication additive pourrait être une solution.

‍

Lorsque vous disposez d’une technologie hautement automatisée comme la fabrication additive, cela peut-il contribuer à résoudre des problèmes humains comme ceux-ci ? C’est la question que nous examinons actuellement, peut-être en combinant des solutions de fabrication additive, d’automatisation et éventuellement de robotique, pour créer une solution qui réponde aux exigences finales.

‍

En fin de compte, si les clients ne peuvent pas obtenir leurs pièces, nous avons besoin d’une meilleure solution. C’est un problème mondial. Aussi fragmenté que soit notre société, nous souffrons tous des mêmes choses.

‍

Votre travail avec Metal Powder Works et The Barnes Global Advisors est très différent. Si vous pouviez établir une similitude entre la contribution des deux sociétés à la sphère de la fabrication additive, quelle serait-elle ?

La seule chose que j’ai apprise, c’est qu’il est très difficile de suivre ses propres conseils. Lorsque je porte mon chapeau Metal Powder Works, je suis en grande partie le client avec lequel TBGA travaillerait normalement. Alors parfois, je me dis :« oh, je dois suivre mes propres conseils et faire structurellement ces. choses ».

‍

Une autre chose est l’importance de l’équilibre. Une chose à propos de TBGA dont je suis vraiment heureux, c’est que nous avons un groupe assez diversifié en termes de genre. Je pense que nous générons une meilleure réponse pour nos clients parce que nous avons des processus de réflexion différents. J'espère que cela est révélateur de l'avenir.

‍

Nous sommes conscients que nous devons nous impliquer dans l’industrie, faire partie de son tissu. Essayer d’encourager les gens à considérer l’industrie manufacturière comme une carrière est également quelque chose que nous devons promouvoir. Que ce soit en tant que technicien ou en marketing.

‍

Y a-t-il des tendances actuelles en matière de fabrication additive qui vous enthousiasment le plus ?

Je pense qu'en général, la tendance est à l'industrialisation, ce qui entraîne la nécessité de résoudre des problèmes tels que le flux de travail numérique, qui peut être très fragmenté aujourd'hui. Nous réalisons qu’il est important de penser nos processus de manière globale :la fabrication additive ne consiste pas seulement à imprimer une forme.

‍

Si l'on repense aux matériaux, ils deviennent également plus importants en raison de l'industrialisation, qui entraîne non seulement des problèmes techniques mais aussi des problèmes commerciaux - si la pièce imprimée doit coûter plus cher, par exemple, il vaut mieux qu'elle fasse plus. C’est le côté proposition de valeur des choses.

‍

Notre corpus de connaissances s’accroît. À un moment donné, nous avons vu que les particules parfaitement sphériques étaient extrêmement importantes dans le flux Hall. Nous savons maintenant que Hall Flow n’est en réalité qu’un proxy car nous n’avons pas de meilleure norme. Une fois que nous reconnaissons cela, nous pouvons reculer et considérer que « parfaitement sphérique » n'est peut-être pas correct - peut-être avons-nous besoin de moins sphérique, ou de reconnaître que « sphérique » est en premier lieu un continuum, et non binaire. C’est ce mouvement séculaire :s’il faut très peu d’énergie pour se mettre en position, il en faut très peu pour le sortir de sa position. Il existe un optimum et nous voulons le maintenir là.

‍

Je pense que c’est pour cela que l’aspect industrialisation est si important :il implique la résolution de divers problèmes pertinents. Qu’il s’agisse de problèmes de productivité et de coûts, ou de problèmes mondiaux plus larges, de nombreux problèmes de toute nature doivent être résolus.

‍

J’aimerais penser qu’à un moment donné, consommer moins d’énergie et produire moins de CO2 deviendra une mesure que davantage de personnes utiliseront, le coût restant toujours important. Plutôt que de coûter deux fois plus cher pour produire moins de CO2, pourquoi ne peut-on pas être neutre sur les deux fronts ? Un procédé qui coûte le même prix qu’un procédé traditionnel, mais qui émet beaucoup moins de CO2, est sûrement la bonne réponse.

‍

–

En savoir plus sur The Barnes Global Advisors :https://www.barnesglobaladvisors.com/

En savoir plus sur Metal Powder Works :https://www.metalpowderworks.com/

En savoir plus sur l'AMFG :https://amfg.ai/