Surmonter les obstacles clés de la fabrication additive : guide pratique

Publié le 26 octobre 2022

Publié à l'origine sur fastradius.com le 26 octobre 2022

L'impression 3D, aussi 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 prévalente dans l'industrie manufacturière, au point qu'en 2021, le marché mondial de l'impression 3D était évalué à 12,6 milliards de dollars, et devrait croître à 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 des produits innovants, la fabrication additive continue de faire face à des défis d'adoption à l'échelle industrielle. La recherche suggère que 63% des entreprises qui utilisent la fabrication additive n'utilisent la technologie que pour des fins de prototypage, et seulement 21% l'utilisent pour produire des articles qui ne peuvent pas être fabriqués via d'autres méthodes.

Défis courants dans la fabrication additive

Les imprimantes 3D de grade production sont beaucoup moins chères que les machines CNC industrielles ou les machines de moulage par injection, mais l'équipement de fabrication additive peut encore être coûteux. En fait, dans une enquête de Stratasys, 25% des répondants 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 plus d'une pour gérer le volume de commandes qu'elles reçoivent, ce qui signifie investir encore plus d'argent. Certaines entreprises ne peuvent simplement pas justifier la dépense en capital.

Ensuite, il y a les coûts de fabrication et de traitement eux-mêmes. Dans la même enquête Stratasys, 16% des répondants ont dit que les coûts de fabrication associés à la fabrication additive étaient une préoccupation majeure. Bien que les imprimantes 3D soient très autonomes, elles ont encore 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 par dépôt de filament fondu (FDM) multi-matériaux, quelqu'un peut avoir besoin d'être sur place pour changer les filaments en milieu d'impression et, selon les matériaux et l'imprimante utilisés, ajuster la buse, la vitesse d'impression, les paramètres de rétraction et la température du plateau. Finalement, une fois une impression terminée, quelqu'un devra enlever les structures de support et traiter la pièce pour obtenir une finition de surface de qualité.

Au-delà des coûts de fabrication et de traitement se trouvent les coûts de maintenance de l'équipement additif. Les imprimantes 3D peuvent tomber en panne sans maintenance appropriée, 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 prendre la forme d'ajustement régulier de la tension des courroies et d'enlèvement de tout plastique accumulé de la buse. Les imprimantes Multi Jet Fusion (MJF) nécessitent une maintenance régulière de la tête d'impression et de la lampe de chauffage, ce qui peut coûter des milliers de dollars par an, et les imprimantes stéréolithographie (SLA) nécessitent une maintenance régulière du réservoir de résine ou même son remplacement. Avec le temps, ces coûts de maintenance peuvent certainement s'accumuler.

La fabrication additive présente aussi des défis quand les impressions sont terminées. La plupart des pièces imprimées en 3D nécessitent une forme de post-traitement, ce qui prend du temps et augmente les coûts globaux de main-d'œuvre et frais généraux par unité. Par exemple, les pièces SLA sont couvertes de résine excédentaire visqueuse directement sorties de l'imprimante, et doivent être lavées dans un solvant. Les pièces FDM nécessitent souvent du ponçage ou du lissage à la vapeur en raison des lignes de couches proéminentes ou imperfections de surface laissées par les structures de support. Avec ces problèmes en tête, il n'est guère surprenant que 9% des répondants de l'enquête aient nommé les exigences de post-traitement comme un défi majeur pour la fabrication additive.

Il vaut aussi la peine de noter que la fabrication additive est une technologie beaucoup plus jeune que les méthodes de fabrication traditionnelles. Alors que le moulage par injection et l'usinage CNC ont été utilisés pendant des décennies, et ont déjà une grande base de données de matériaux compatibles ainsi que des normes de matériaux globalement acceptées, la fabrication additive a une sélection de matériaux plus limitée et moins de normes de matériaux établies.

Heureusement, la fabrication additive devient plus populaire, et plus d'entreprises investissent dans le développement, la standardisation et la qualification de matériaux additifs. En fait, l'une des tendances majeures dans la fabrication additive en 2021 était l'introduction de nouveaux matériaux additifs. Finalement, cette recherche permettra aux fabricants de combler l'écart entre la fabrication additive et les autres technologies. L'établissement de normes globalement acceptées dans diverses industries aidera aussi la fabrication additive à gagner un pied plus fort dans le paysage manufacturier.

Défis techniques de la fabrication additive

Comparé au moulage par injection et à l'usinage CNC, la fabrication additive peut avoir une prévisibilité et répétabilité de processus plus faibles. Par exemple, les pièces manufacturées additivement passent souvent par du post-traitement pour améliorer leur finition de surface, ce qui, quand pas correctement contrôlé, est sujet à l'erreur humaine et peut résulter en composants qui ne peuvent pas répondre à des exigences de tolérance serrées. Ce problème représente un défi quand il s'agit d'utiliser la fabrication additive dans des industries qui requièrent des niveaux d'exactitude extrêmement élevés, comme les secteurs aérospatial ou automobile.

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

Défis opérationnels et organisationnels avec la fabrication additive

En tant que technologie relativement nouvelle, la fabrication additive fait aussi face à des défis opérationnels et organisationnels. Non seulement il n'y a pas de précédent pour l'adoption de la fabrication additive au niveau opérationnel, mais il y a un manque de modèles d'affaires et de calcul de coûts basés sur la technologie. Beaucoup d'entreprises sont aussi méfiantes d'utiliser l'impression 3D parce qu'elles sont incertaines sur la propriété des conceptions numériques.

S'ajoutant à ces défis, il y a peu de parcours éducatifs dédiés spécifiquement aux carrières en fabrication additive, ce qui a résulté en une pénurie de personnel qualifié avec une connaissance approfondie des technologies et processus. Ces facteurs, combinés avec la connaissance typiquement limitée des technologies additives dans les entreprises qui ne se spécialisent pas spécifiquement dans la fabrication additive, signifient que beaucoup de clients ne sont pas sûrs où cela peut ajouter de la valeur à leur entreprise, donc — souvent à leur propre détriment — ils l'évitent complètement.

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

Si vous n'êtes pas tout à fait sûr de comment incorporer la fabrication additive dans votre entreprise, ne pouvez pas comprendre comment concevoir pour l'impression 3D, ou n'êtes pas prêt pour les investissements et défis techniques qui viennent avec avoir 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 beaucoup des principaux défis associés avec la fabrication additive, incluant les coûts d'équipement initiaux, les résultats inconstants, et un manque de connaissance de l'impression 3D. Travailler avec un partenaire peut aussi vous donner accès à plus de matériaux additifs et une gamme plus complète d'options de post-traitement.

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