Les dernières années ont peut-être mis en lumière les avantages de la fabrication additive, mais les entreprises qui perturbent actuellement le marché, démontrent l’écart entre la façon dont les opérateurs utilisent « traditionnellement » cette technologie et la façon dont le marché actuel exige qu’ils tirent réellement parti de celle-ci.
Le besoin indéniable de produits intelligents, à la demande et de plus en plus personnalisés implique en fin de compte l’utilisation de variables supplémentaires qui favorisent une fabrication plus rapide et aident les industries à passer facilement à l’industrie 4.0.
Quelle partie de ces changements les industries n’ont pas encore intégré ? Nous avons rencontré Stefan Rink et Carlos Zwikker d’AM-FLOW pour clarifier ces zones d’ombre.
Ensemble, Stefan Rink et Carlos Zwikker cumulent plus de 20 ans d’expérience dans la fabrication additive. Rink est CEO et fondateur d’AM-FLOW et Zwikker a rejoint la société il y a presque deux ans en tant que directeur commercial (CCO).
Avant la création d’AM-FLOW, les efforts de Rink et Zwikker pour pousser les activités de sociétés d’impression 3D bien établies telles que Shapeways, leur ont fait réaliser que les fabricants se concentraient au départ, uniquement sur les imprimantes 3D :
« Ce que nous constatons actuellement dans l’industrie, c’est qu’on se concentre beaucoup sur le processus de fabrication en lui-même. La fabrication additive est très bien, mais elle n’est pas limitée à l’impression 3D en elle même, surtout si vous voulez atteindre un cycle de production complet. Notre objectif est de permettre le passage à un cycle de production complet », a déclaré le CEO dès le début.
« Cela fait plusieurs années que l’industrie parle de la fabrication additive et de ses avantages, mais il n’est pas possible de bénéficier réellement de ces avantages si nous ne mettons l’accent que sur le processus d’impression 3D. Avec le temps, les gens découvrent que l’impression 3D seule n’est pas un business unique et cela rend le jeu plus intéressant car il ne s’agit pas seulement de technologie d’impression 3D, mais de fabrication. Chez AM-FLOW, nous avons compris cela. C’est pourquoi tout ce qui se passe après l’imprimante 3D est notre priorité », complète le CCO.
De l’identification des pièces sur base de leur géométrie à leur tri pour l’étape suivante du processus
AM-FLOW est une société de logiciels et de matériels qui a pour mission d’aider toute entreprise à atteindre un environnement de fabrication industriel 4.0 complet grâce à des processus d’impression 3D automatisés de bout en bout.
Alors que la technologie matérielle de FA continue à se développer, les sociétés de logiciels se sont trouvées confrontées à un certain nombre de problèmes pour soutenir le passage du prototypage à la production de pièces de qualité. Ces problèmes sont observés au niveau de la fabrication et au niveau socio-économique.
Aborder la question de l’identification des pièces au niveau de la fabrication
En effet, pour la plupart des flux de production 3D, le chemin vers l’imprimante 3D est parfois plus clair que celui qui suit le processus d’impression.
L’identification des pièces devient donc une question clé pour les entreprises qui tentent de réaliser une production de haut volume et de haut mélange. Comme l’a demandé rhétoriquement Rink : « si vous utilisez l’impression 3D SLS et que vous vous retrouvez avec 1 000 pièces. Comment parvenez-vous à identifier ces pièces ? »
Une approche pour résoudre ce problème implique l’utilisation de l’Intelligence Artificielle et de méthodes d’apprentissage en machine qui peuvent automatiser le processus et aider les opérateurs à identifier les pièces en 0,2 seconde.
« A partir du moment où les opérateurs envoient leurs fichiers à l’imprimante, il n’y a pas d’information numérique sur la pièce en cours de fabrication lorsqu’elle sort de l’imprimante Nous avons développé un logiciel qui permet le suivi et la localisation dans le système de FA », souligne Zwikker.
« De plus, 80% de ce qui était imprimé avant était du SLS mais la FA métallique a augmenté et beaucoup plus se produit aujourd’hui. Comment suivez-vous cette évolution ? Nous avons mis l’accent sur le développement de technologies qui permettent de collecter des données dès le début du processus et d’identifier ces pièces afin d’organiser leur traitement après fabrication. Presque chaque technologie a des procédés par lots et il est essentiel de savoir quelle pièce vous imprimez, quel traitement de post-processus d’amélioration de la qualité est nécessaire, puis rassemblez le tout pour le mettre en sac et l’étiqueter en vue de l’expédition », note Rink.
Les entreprises sont confrontées à de nombreux obstacles pour augmenter leur production de fabrication additive et AM-FLOW est prête à répondre à deux d’entre eux :
« Au début du processus de fabrication, les opérateurs doivent être capables de faire face à l’infinité de géométrie qui sort de l’imprimante. À la fin du processus, ils devraient être capables de réaliser le post-traitement des pièces à une vitesse de fabrication élevée. Ces deux éléments combinés rendent complexe la mise à niveau d’un flux de production. Ces étapes simples sont toutes automatisées dans d’autres environnements de fabrication en place, mais dans la FA, nous n’en sommes pas encore là. Aujourd’hui, moins de 10% des pièces sont en réalité fabriquées de manière additive. Le prix par pièce a certainement son rôle à jouer, mais notre objectif est d’augmenter ce pourcentage de 20 % », ajoute Rink.
La clé pour réaliser ce processus automatisé est la géométrie. « C’est une question de géométrie », disent-ils. L’équipe d’AM-FLOW virtualise toutes les propriétés des matériaux (plastiques, couleurs, poudres métalliques), qui sont accessibles via une bibliothèque numérique afin de garantir aux opérateurs un « taux de suggestion de plus de 90% » au cours du processus de fabrication.
« Nous sommes capables de traiter toutes les différentes géométries et à grande vitesse. De plus, grâce à l’intelligence artificielle et à l’apprentissage machine, notre technologie ne cessera de s’améliorer avec le temps. Pour nous, la bataille pour améliorer la FA est une bataille contre l’infini de la géométrie », souligne Zwikker.
En concurrence avec les procédés de fabrication traditionnels
C’est une chose de développer une technologie magique, c’en est une autre de la rendre rentable. Dans l’environnement socio-économique de l’industrie manufacturière, l’écart entre le développement d’une nouvelle technologie et son adoption réelle par les industries est encore plus grand car des traditions incontestées conduisent finalement les opérateurs à agir de manière traditionnelle, en renonçant aux bénéfices du changement.
Cette façon de penser a gravement affecté l’intégration des technologies FA, au point que le coût par pièce des pièces imprimées en 3D devrait être inférieur au coût de la même pièce produite par des procédés de fabrication conventionnels. Pour les experts d’AM-FLOW, pour rester compétitif sur le marché, les entreprises doivent garder à l’esprit quatre parties de l’iceberg : l’amortissement des machines, le prix des matériaux par pièce, les coûts indirects par pièce et les coûts de la main-d’œuvre.
Nos deux experts soulignent un certain nombre de points intéressants que nous avons déjà abordés dans l’un de nos dossiers (3D ADEPT Mag, numéro de mars-avril 2020 pp – 6-10). Avant d’investir dans un nouveau système de fabrication additive, les entreprises ont plusieurs points à évaluer pour s’assurer que leur investissement sera rentable : en plus du coût des nouvelles machines, les usines doivent tenir compte du prix de la matière par pièce. Pour le CEO d’AM-FLOW, « le prix des matériaux de base pour la fabrication additive restent élevés. Si vous regardez ce que coûte une pièce et ce que vous paieriez pour le matériau, le prix reste élevé ». En outre, cet investissement dépendra également du nombre de pièces que vous produirez par lot. « Les choses ne sont pas les mêmes si vous investissez pour la production de 10 ou 100 pièces. Plus il y aura de pièces, plus le prix baissera », déclare le CEO. « De plus, le coût du travail manuel est supérieur à l’amortissement des machines et au coût des matières premières. Prenons l’exemple du tri. Si vous n’avez qu’une seule pièce à trier, c’est bien, mais s’il y en a plusieurs, cela devient compliqué. C’est là que l’automatisation entre en jeu ».
Zwikker va encore plus loin en mettant l’accent sur la qualité : « Nous avons pu relever les défis liés à la fabrication en volume. Nous ne devons pas oublier que ce que les gens veulent en fin de compte, c’est la qualité. Ils veulent obtenir des pièces de qualité et reproductibles. Et la qualité a de nombreuses facettes. La gestion de la qualité peut être délicate car elle implique nécessairement la certification des pièces. Ce sera notre prochaine étape et ce sera un grand changement ».
Réflexions finales
Dès le début de cet article, nous vous avons dit que quelques entreprises sont prêtes à combler le fossé entre la façon dont les opérateurs utilisent « traditionnellement » la FA et la façon dont le marché actuel exige qu’ils tirent réellement parti de cette technologie.
Pour moi, l’utilisation de la FA en fabriquant simplement des formes qui ne peuvent pas être usinées est une vieille façon de penser. C’était le défi de la FA et nous pouvons dire que la technologie a prouvé ses capacités.
Aujourd’hui, l’environnement de production additive parfait est centré sur l’évaluation des matériaux, une compréhension approfondie du comportement des outils, la programmation de logiciels et une gamme d’équipements de post-traitement. Ce que les usines attendent, ce sont des fournisseurs de technologies de FA qui ont compris ces principes fondamentaux et AM-FLOW est probablement l’un d’entre eux.
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