Surmonter les principaux obstacles de la fabrication additive :un guide pratique

Publié le 26 octobre 2022

Publié initialement sur fastradius.com sur 26 octobre 2022

L’impression 3D, également connue sous le nom de fabrication additive, est une technologie relativement nouvelle, mais elle a déjà parcouru un long chemin. Depuis son invention dans les années 1980, l'impression 3D est devenue de plus en plus répandue dans l'industrie manufacturière, à tel point qu'en 2021, le marché mondial de l'impression 3D était évalué à 12,6 milliards de dollars et devrait atteindre 34,8 milliards de dollars d'ici 2026.

Bien que des entreprises comme Adidas et Rawlings aient utilisé la technologie d'impression 3D pour créer de nouveaux produits innovants, la fabrication additive continue de faire face à des défis d'adoption à l'échelle industrielle. Les recherches suggèrent que 63 % des entreprises qui ont recours à la fabrication additive utilisent cette technologie uniquement à des fins de prototypage, et seulement 21 % l'utilisent pour produire des articles qui ne peuvent pas être fabriqués par d'autres méthodes.

Défis courants dans la fabrication additive

Les imprimantes 3D de production sont beaucoup moins chères que les machines CNC industrielles ou les machines de moulage par injection, mais les équipements de fabrication additive peuvent encore être coûteux. En fait, dans une enquête menée par Stratasys, 25 % des personnes interrogées ont identifié les coûts d'équipement comme le principal défi lors de l'utilisation de la fabrication additive. Cette réponse n’est guère surprenante :économiser pour le coût initial d’une imprimante 3D peut prendre du temps, et la plupart des entreprises en ont besoin de plusieurs pour gérer le volume de commandes qu’elles reçoivent, ce qui signifie investir encore plus d’argent. Certaines entreprises ne peuvent tout simplement pas justifier leurs dépenses en capital. 

Ensuite, il y a les coûts de fabrication et de transformation eux-mêmes. Dans la même enquête Stratasys, 16 % des personnes interrogées ont déclaré que les coûts de fabrication associés à la fabrication additive étaient une préoccupation majeure. Bien que les imprimantes 3D soient très autonomes, elles ont néanmoins besoin de quelqu'un pour envoyer le fichier numérique à l'imprimante, s'assurer que l'imprimante est correctement configurée et démarrer le processus d'impression. Avec les impressions multi-matériaux par modélisation par dépôt de fusion (FDM), quelqu'un devra peut-être être présent pour échanger les filaments en cours d'impression et, en fonction des matériaux et de l'imprimante utilisés, ajuster la buse, la vitesse d'impression, les paramètres de rétraction et la température du lit. Enfin, une fois l'impression terminée, quelqu'un devra retirer toutes les structures de support et traiter la pièce pour obtenir une finition de surface de qualité.

Au-delà des coûts de fabrication et de transformation, il y a les coûts additifs de maintenance des équipements. Les imprimantes 3D peuvent tomber en panne sans entretien approprié, laissant les entreprises sans nouvelles pièces pendant des jours (voire des semaines) en attendant l'arrivée des pièces de rechange. Pour les imprimantes FDM, la maintenance peut consister à ajuster régulièrement la tension de la courroie et à retirer tout plastique accumulé de la buse. Les imprimantes Multi Jet Fusion (MJF) nécessitent un entretien régulier de la tête d'impression et de la lampe chauffante, ce qui peut coûter des milliers de dollars par an, et les imprimantes stéréolithographie (SLA) nécessitent un entretien régulier du réservoir de résine, voire son remplacement. Au fil du temps, ces coûts de maintenance peuvent certainement s'additionner.

La fabrication additive présente également des défis une fois les impressions terminées. La plupart des pièces imprimées en 3D nécessitent une certaine forme de post-traitement, ce qui prend du temps et augmente les coûts globaux de main-d'œuvre et les frais généraux par unité. Par exemple, les pièces SLA sont recouvertes d'un excès de résine visqueux dès la sortie de l'imprimante et doivent être lavées dans un solvant. Les pièces FDM nécessitent souvent un ponçage ou un lissage à la vapeur en raison de lignes de couche proéminentes ou de défauts de surface laissés par les structures de support. Compte tenu de ces problèmes, il n'est pas surprenant que 9 % des personnes interrogées aient désigné les exigences de post-traitement comme l'un des principaux défis de la fabrication additive.

Il convient également de noter que la fabrication additive est une technologie beaucoup plus récente que les méthodes de fabrication traditionnelles. Alors que le moulage par injection et l'usinage CNC sont utilisés depuis des décennies et disposent déjà d'une vaste base de données de matériaux compatibles ainsi que de normes de matériaux acceptées à l'échelle mondiale, la fabrication additive propose une sélection de matériaux plus limitée et moins de normes de matériaux établies.

Heureusement, la fabrication additive devient de plus en plus populaire et de plus en plus d'entreprises investissent dans le développement, la normalisation et la qualification de matériaux additifs. En fait, l'une des tendances majeures de la fabrication additive en 2021 a été l'introduction de nouveaux matériaux additifs. À terme, ces recherches permettront aux fabricants de combler l’écart entre la fabrication additive et les autres technologies. L'établissement de normes acceptées à l'échelle mondiale dans diverses industries aidera également la fabrication additive à s'implanter davantage dans le paysage manufacturier.

Défis techniques de la fabrication additive

Par rapport au moulage par injection et à l’usinage CNC, la fabrication additive peut avoir une prévisibilité et une répétabilité moindres des processus. Par exemple, les pièces fabriquées de manière additive subissent souvent un post-traitement pour améliorer leur état de surface qui, s'il n'est pas correctement contrôlé, est sujet aux erreurs humaines et peut donner lieu à des composants qui ne peuvent pas répondre à des exigences de tolérance strictes. Cette problématique représente un défi lorsqu'il s'agit d'utiliser la fabrication additive dans des industries qui nécessitent des niveaux de précision extrêmement élevés, comme les secteurs de l'aérospatiale ou de l'automobile.

Même si la fabrication additive permet aux entreprises d’imprimer des objets complexes sans assemblage supplémentaire, les techniques de post-traitement peuvent allonger les délais d’exécution et étirer les budgets. De plus, les entreprises devront probablement investir dans des ressources d'inspection et de contrôle qualité pour garantir que les pièces imprimées en 3D sont conformes à toutes les spécifications requises.

Défis opérationnels et organisationnels liés à la fabrication additive

En tant que technologie relativement nouvelle, la fabrication additive est également confrontée à des défis opérationnels et organisationnels. Non seulement il n’existe aucun précédent en matière d’adoption de la fabrication additive au niveau opérationnel, mais il existe également un manque de modèles commerciaux et de calcul des coûts basés sur cette technologie. De nombreuses entreprises hésitent également à utiliser l'impression 3D car elles ne sont pas sûres de la propriété des conceptions numériques.

En plus de ces défis, il existe peu de filières de formation dédiées spécifiquement aux carrières dans la fabrication additive, ce qui a entraîné une pénurie de personnel qualifié possédant une connaissance approfondie des technologies et des processus. Ces facteurs, combinés à la connaissance généralement limitée des technologies additives dans les entreprises qui ne se spécialisent pas spécifiquement dans la fabrication additive, signifient que de nombreux clients ne savent pas exactement où cela peut ajouter de la valeur à leur entreprise, et donc - souvent à leur propre détriment - ils l'évitent complètement.

Résoudre les défis en travaillant avec un partenaire expérimenté en fabrication additive

Si vous ne savez pas vraiment comment intégrer la fabrication additive dans votre entreprise, si vous ne savez pas comment concevoir pour l'impression 3D ou si vous n'êtes pas prêt à faire face aux investissements et aux défis techniques liés au fait de posséder vos propres imprimantes 3D, il est préférable de travailler avec un partenaire de fabrication. Un partenaire d'impression 3D expérimenté peut vous aider à surmonter bon nombre des principaux défis associés à la fabrication additive, notamment les coûts d'équipement initiaux, les résultats incohérents et le manque de connaissances en impression 3D. Travailler avec un partenaire peut également vous donner accès à davantage de matériaux additifs et à une gamme plus complète d'options de post-traitement.

Lorsque vous travaillez avec SyBridge, nous pouvons vous donner un aperçu des processus de conception et de sélection des matériaux pour les technologies de fabrication additive, et même identifier les opportunités de réduction des coûts pour vous aider à maximiser vos économies et vos profits. Contactez-nous pour parler avec un expert en fabrication additive dès aujourd'hui.