Quatre applications essentielles de la fabrication additive pour l'industrie moderne

La technologie additive a progressé rapidement au cours de la dernière décennie, promettant de nouvelles possibilités de fabrication passionnantes pour les entreprises à travers le paysage industriel.

Quand on pense à la fabrication additive (FA), l'une des applications qui vient immédiatement à l'esprit est le prototypage. Quand les ingénieurs doivent itérer rapidement sur une conception, sans se soucier des contraintes qui s'appliquent à une série de fabrication traditionnelle, la FA — souvent appelée impression 3D — fonctionne si bien car elle n'implique aucun outillage dur, et permet donc une itération rapide. Plus un prototype peut être développé efficacement, plus vite une entreprise peut passer à la production en volume — où les méthodes de fabrication traditionnelles peuvent prendre le relais si désiré.

Mais la fabrication additive ne se limite pas au prototypage, et ce ne sont pas seulement les entreprises en phase de recherche et développement qui en bénéficient. En fait, la fabrication additive offre des avantages significatifs dans une gamme d'applications, de la réduction des délais et matériaux à l'ouverture de nouvelles possibilités de conception.

Applications de la fabrication additive

Dans cet esprit, pour vous aider à explorer le potentiel de la technologie d'impression 3D, nous examinons quatre applications spécifiques de la fabrication additive et un cas d'usage industriel associé. La fabrication additive a révolutionné des projets à travers un spectre d'industries, y compris l'aérospatiale, l'automobile, les biens de consommation, le médical et la robotique — et les exemples que nous soulignons ici démontrent comment elle surpasse les méthodes de fabrication traditionnelles en vitesse, efficacité, qualité et coût.

Pièces à faible volume, à la demande

La technologie de fabrication additive est particulièrement bien placée pour répondre aux besoins de production à la demande et à faible volume.

Les méthodes de fabrication traditionnelles exigent souvent de gros volumes de commande pour faire baisser le coût unitaire. Le moulage par injection, par exemple, peut entraîner des coûts d'outillage de 20 000 $ à 110 000 $ avant qu'un projet ne passe en production. En revanche, la fabrication additive n'implique aucune dépense en capital pour l'outillage : les pièces imprimées en 3D peuvent être produites en petites quantités, sans quantités minimales de commande, quand elles sont nécessaires — vous permettant de réduire les coûts de fabrication et les stocks.

Les avantages du faible volume de la FA signifient que la production de pièces peut être dimensionnée pour répondre exactement à la demande du marché. Evans Motorsport Performance (EMP) a travaillé avec Fast Radius pour concevoir un cache-boulon aftermarket pour la Chevrolet Corvette C8. À l'origine en aluminium, la pièce était complexe et coûteuse à fabriquer, et EMP avait besoin d'une solution permettant une production à faible volume avec un matériau de qualité automobile. En utilisant le procédé d'impression Carbon Digital Light Synthesis (DLS)™ et le thermoplastique EPX 82, nous avons réduit les coûts d'outillage de 12 000 $ et le temps de production à quelques jours. La pièce pouvait également être stockée dans notre Entrepôt Virtuel pour une production à la demande.

Pièces uniques consolidées

En plus des avantages de la production à faible volume, la fabrication additive offre de nouvelles possibilités pour des pièces auparavant considérées « impossibles à fabriquer », y compris la consolidation de composants séparés.

Les unités consolidées uniques ont tendance à avoir des géométries complexes, telles que des structures en treillis, ou même des assemblages mobiles. La fabrication additive rend ces pièces possibles car elle permet l'impression d'un assemblage complet en une seule pièce — plutôt que comme plusieurs pièces à assembler plus tard. La consolidation a des avantages spécifiques dans le secteur des produits de consommation, où la capacité à créer des conceptions de pièces simplifiées et plus efficaces signifie :

• Moins d'argent et de temps dépensés en assemblage.
• Risque réduit de coûts cachés et de retards de projet.
• Besoins en matériaux réduits.
• Risque moindre de problèmes d'approvisionnement.
• Risque réduit de défaillance de pièce.

Dans un exemple réel des avantages de consolidation de la fabrication additive, Fast Radius a travaillé avec Steelcase™ sur la conception de sa chaise de bureau haute performance SILQ, lauréate du prestigieux Innovation Award au NeoCon 2018. Les manchons d'accoudoirs de la chaise SILQ étaient traditionnellement fabriqués en trois pièces séparées, puis assemblées — un processus qui allongeait le calendrier produit. En utilisant le procédé Carbon Digital Light Synthesis (DLS)™, nous avons pu consolider la fabrication du manchon d'accoudoir en une seule pièce imprimée en 3D : une unité contiguë conçue avec une structure en treillis pour réduire substantiellement l'utilisation de matériau et les coûts d'assemblage.

Pièces très petites

La fabrication additive est particulièrement utile pour la production de composants plus petits, de la taille d'une balle de softball ou moins, à très faibles volumes.

Lorsque la production de petites pièces est mise à l'échelle en fabrication additive, des avantages en vitesse et coût émergent souvent. En fait, pour les pièces en plastique de la taille d'une balle de ping-pong (ou plus petites), il est fréquemment plus économique d'utiliser l'additif plutôt que la fabrication traditionnelle. La capacité à produire de petites pièces à faible volume peut être avantageuse dans l'industrie médicale, surtout quand ces pièces doivent être adaptées à un usage individuel — comme dans les prothèses ou implants.

Coapt, une entreprise de Chicago produisant des prothèses de membres supérieurs, a fait appel à Fast Radius pour affiner la deuxième génération de son produit phare : le système Coapt COMPLETE CONTROL, qui utilise la reconnaissance de motifs électriques pour permettre aux personnes ayant perdu un membre supérieur de contrôler pleinement le mouvement de leur bras prothétique. Le système innovant comprend deux pièces très petites : le bouton de calibration et les bouchons de canette. Les deux pièces sont intégrales et le bouton présente une finition texturale spécifique requise pour une interaction utilisateur précise. La fabrication additive nous permet de garder la conception des bouchons et du bouton de calibration sous contrôle explicite, et d'atteindre un débit impressionnant : en utilisant Carbon DLS™ et des imprimantes HP MJF, nous avons produit 135 boutons (11 x 11 x 5,5 mm) en 35 minutes, et 848 bouchons de canette (1,75 x 5,2 x 3,2 mm) en 23 minutes.

Pièces personnalisables

La fabrication additive apporte des opportunités de personnalisation sans précédent au processus de conception.

Sans les contraintes de coût et de temps des exigences d'outillage initial, les concepteurs peuvent adapter les pièces imprimées en 3D pour des applications ou besoins consommateurs spécifiques — jusqu'à une seule unité. Les possibilités de personnalisation de la fabrication additive couvrent la fonctionnalité, l'esthétique et la marque : des éléments uniques peuvent être introduits rapidement, à très petite échelle, et inclure :

• Nouvelles caractéristiques structurelles
• Textures de surface
• Logos d'entreprise
• Textes et designs
• Numéros de série variables

En bonus, des recherches suggèrent que les trois quarts des consommateurs sont prêts à payer jusqu'à 20 % de plus pour des produits personnalisés — ce qui signifie que les coûts additionnels introduits par des choix de conception uniques sont susceptibles d'être atténués à long terme.

En plus de réduire les coûts de matériaux et les délais de production, la capacité à personnaliser les pièces a un potentiel significatif à travers le paysage industriel. Dans les industries de la robotique et de la vente au détail par exemple, au fur et à mesure que les clients passent des commandes récurrentes, la technologie d'impression 3D nous permettrait d'ajouter des caractéristiques uniques, comme des logos, avec un simple changement du fichier de conception. De même, dans les industries dentaire et médicale, des pièces comme les prothèses, implants ou guides chirurgicaux pourraient être modifiées pour s'adapter au destinataire individuel. Des gouttières dentaires personnalisées, par exemple, pourraient être imprimées à partir d'un scan pour s'adapter parfaitement aux dents de quelqu'un.

Explorez les applications d'impression 3D de Fast Radius

Si vous souhaitez exploiter la puissance et les possibilités de la technologie d'impression 3D, et que les applications décrites ci-dessus correspondent à vos besoins, il vaut la peine d'explorer vos options en dehors des méthodes de fabrication traditionnelles. Contactez l'équipe Fast Radius dès aujourd'hui pour rendre votre prochain projet possible avec la fabrication additive.

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