Toyota Industries mène l'innovation impression 3D : Du prototypage à la production de masse

Au Centre d'Administration R&D de Toyota Industries Corp. au Japon, les ingénieurs choisissent délibérément la méthode de fabrication la plus adaptée pour chaque application, plutôt que d'adopter de nouvelles machines simplement parce qu'elles existent. Cette pratique reflète la culture de saine compétition interne de l'entreprise et la croyance que le personnel de terrain doit sélectionner l'équipement qu'il utilise.

Toyota Industries a débuté comme fabricant de métiers à tisser, mais aujourd'hui elle gère divers projets R&D et produit des composants critiques comme compresseurs, moteurs, convertisseurs DC-DC, batteries embarquées et onduleurs de charge pour sa ligne auto.

Nous avons parlé avec le Group Manager Hiroyuki Oiwa, qui mène la stratégie fabrication additive (FA) depuis 2019, sur comment l'entreprise a fait évoluer son approche de l'impression 3D.

Oiwa explique que le Groupe Toyota n'est pas une entité monolithique ; chaque filiale opère indépendamment et, quand des pièces chevauchantes sont nécessaires, la compétition interne détermine le design final adopté pour les véhicules Toyota.

Dans l'auto, Toyota Industries fabrique moteurs, compresseurs pour climatisation, convertisseurs DC-DC, batteries embarquées et onduleurs de charge qui convertissent la tension véhicule en 100 V, permettant prises domestiques pour usage mobile. L'entreprise fournit aussi des véhicules industriels comme chariots élévateurs et machines textiles.

Produits gérés par Toyota Industries dans le secteur auto (Photo courtoisie Toyota Industries Corp.)

Produits gérés par Toyota Industries dans le secteur machinerie industrielle (Photo courtoisie Toyota Industries Corp.)

Quand Oiwa a rejoint le Centre d'Administration R&D en 2019, la seule tech d'impression 3D en usage était une imprimante jet d'encre pour prototypes grands formats couleur. Bien que la qualité de sortie était haute, le jet d'encre était inadapté pour pièces d'utilisation finale, promptant un shift vers des solutions FA plus versatiles.

Oiwa et le lead manufacturing ont sondé les chefs de département qui utilisaient indépendamment des imprimantes à dépôt de filament fondu (FDM), formant le « Groupe de Liaison Imprimantes 3D » pour coordonner l'adoption company-wide au-delà du prototypage.

La recherche globale sur imprimantes 3D production de masse a identifié la stéréolithographie (SLA) et le frittage sélectif par laser (SLS) comme les technologies les plus prometteuses.

Toyota a acheté un Formlabs Form 3 et une seconde imprimante SLA, permettant aux équipes de tester les deux et sélectionner le meilleur fit.

Différents départements ont choisi imprimantes et matériaux pour jobs spécifiques, partageant les leçons apprises. La préférence collective s'est portée sur le Form 3.

Oiwa attribue le choix à la versatilité matériaux : pendant que la résine industrielle de l'autre imprimante était discontinuée peu après lancement, le Form 3 supportait une large gamme de résines, rencontrant des besoins d'applications divers.

Quand le Form 4, une imprimante SLA next-gen à vitesse record, est entré le marché, Toyota l'a adopté en partenariat avec Harada Vehicle Design, adressant les demandes du terrain.

La même philosophie a guidé l'adoption de la Série Fuse SLS. Bien qu'initialement hésitant dû aux résidus poudre et finition de surface, Oiwa a été persuadé après une présentation de Shinya Takei de Owl Craft, qui a démontré des pièces d'utilisation finale réussies et la solution de post-traitement automatisé Fuse Blast.

Une fois la Série Fuse en production, les demandes ont multiplié à travers départements, incluant environnement, RP et design.

Un cas marquant est un composant d'évaluation moteur avec géométrie complexe d'enroulement de bobine. La SLA pouvait fabriquer la forme, mais le SLS fournissait la force mécanique requise et éliminait les structures de support, permettant une précision plus haute.

L'absence de matériau de support et le détail fin réalisable avec le SLS ont valu des commandes répétées et louanges des utilisateurs.

Pour célébrer le centenaire de Toyota, un luminaire léger, résistant à la chaleur, inspiré par une navette de métier à tisser automatique, a été imprimé pour le lobby du nouveau HQ usando poudre nylon PA12.

La précision et le détail délivrés par la Série Fuse, combinés avec la popularité du PA12, ont aussi produit un set levier chariot élévateur première génération qui a impressionné les ingénieurs par sa délicatesse.

Mix demandes actuel : ~30 % gabarits et 60 % prototypes, dont 40 % évaluation fonctionnelle et 20 % test ajustement/forme.

L'ambition ultime d'Oiwa est de scaler la fabrication additive aux volumes de production de masse.

La salle d'impression 3D a un plafond haut, purificateurs d'air et équipement dédié retrait poudre, comme la Fuse Sift, pour assurer un workflow sûr et efficace.

Plans moyen terme incluent l'acquisition de machines powder bed fusion grand format comme Jet Fusion, mais la stratégie est de maîtriser d'abord les unités Fuse Series plus petites avant de scaler.

Bien que la FA ait considérablement avancé, Oiwa reconnaît que la production de masse reste l'obstacle final avant adoption généralisée sur sites de fabrication japonais. Néanmoins, il est engagé à un progrès annuel.

Oiwa sert aussi d'instructeur pour l'équipe japonaise FA à la compétition WorldSkills 2026 à Shanghai, soulignant son leadership dans le domaine.

La culture de compétition interne de Toyota et le principe de donner l'autonomie au personnel de terrain pour choisir l'équipement a accéléré le déploiement FA de l'entreprise, exemplifié par le déploiement réussi d'imprimantes Formlabs au Centre d'Administration R&D.

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