Les ingénieurs et les concepteurs fabriquent des prototypes depuis des décennies, mais les outils, les matériaux et les procédés utilisés pour les créer évoluent constamment. En réalité, pour combler l’écart entre ce qui est conçu et ce qui est fabriqué, il faut comprendre, maîtriser et optimiser un large éventail de processus. Parfois, l’obtention de résultats satisfaisants dans une production de FA reste très dépendante de l’expérience globale des utilisateurs, car les facteurs de coût, les gains d’efficacité et les règles de conception ne se traduisent pas (toujours) directement d’un projet à l’autre. Cependant, il n’est jamais inutile d’apprendre de l’expérience des autres. Dans cet article d’opinion, nous avons décidé de recueillir les points de vue de trois experts qui ont acquis une expertise dans différents secteurs d’activité : l’espace, la R&D et les systèmes de gestion des piétons. Ils partagent aujourd’hui quelques conseils qu’ils auraient aimé connaître plus tôt dans leur utilisation de l’impression 3D.
Sabrina Kerber est architecte spatiale et astronaute analogique. Elle travaille actuellement comme pilote de drone chez Avy et a participé à une simulation lunaire dans le célèbre habitat HI-SEAS, où elle a joué le rôle d’ingénieur d’équipage. Elle s’est toujours efforcée de tirer parti des avantages de la fabrication additive pour l’habitation extraterrestre.
« Mon conseil préféré pour optimiser le flux de travail de la fabrication additive et garantir un processus efficace en termes de coûts et de temps est le suivant : « Apprenez à connaître votre machine !’’ Investissez du temps pour apprendre tout ce que vous pouvez sur votre matériel et votre logiciel, mais aussi sur votre cas d’utilisation spécifique et l’environnement exact dans lequel vous allez opérer. Cela peut vous coûter quelques heures et du matériel au début, mais à long terme, le fait de bien connaître les particularités de votre outil vous permettra de rationaliser le processus et d’obtenir des résultats optimaux. Chaque imprimante 3D est un peu différente ; chaque environnement a un ensemble de paramètres différent – le résultat de vos impressions peut être influencé par l’altitude à laquelle vous imprimez, l’humidité et la température et la façon dont vous êtes capable de contrôler ces facteurs avec votre machine. Dans le même temps, chaque cas d’utilisation requiert des aspects et des résultats différents. Assurez-vous de savoir où se trouvent les points faibles de votre impression – métaphoriquement parlant, mais aussi littéralement. Dans quels domaines pouvez-vous gagner du temps, quels sont les points qui nécessitent une attention particulière pendant le processus de conception et d’impression ? J’étudie les avantages de la fabrication additive pour l’exploration spatiale, dont le plus important est la possibilité de réduire la charge utile et de diminuer la nécessité de missions de réapprovisionnement, ce qui se traduira par une mission plus rapide et plus économique. Cependant, dans un environnement isolé, tel qu’une mission spatiale ou une simulation analogique, l’utilisation réussie de l’impression 3D dépend fortement de la connaissance par l’équipage de chaque détail du flux de travail de sa machine spécifique, ainsi que de ce qu’il peut en attendre dans un environnement aussi extrême. »
Juan Carlos Cruz Robles a passé les 10 dernières années dans la R&D des technologies de fabrication additive. Sur ces années, 6 ont été consacrées à la mise au point du matériel et du processus de développement des matériaux pour les technologies de photopolymérisation VAT chez 3D Systems. Plus récemment, il est passé chez PPG, où il apporte son expérience de la fabrication additive pour renforcer leurs capacités. Ci-dessous, il souligne un facteur important pour augmenter la productivité des technologies de FA de photopolymérisation VAT :
« Il existe plusieurs approches sur la façon d’être aussi efficace que possible sur un flux de travail lors de l’utilisation d’une des technologies de FA. Une grande partie du flux de travail est le post-traitement. Beaucoup de gens pensent que la vitesse de l’impression 3D est le goulot d’étranglement. Cependant, la plupart du temps, une pièce fonctionnelle, quelle que soit la technologie de FA, doit être soumise à un cycle de post-traitement, qui peut parfois prendre plus de temps que l’étape d’impression. Il est donc crucial, pour un processus de FA efficace, de prendre en compte les goulets d’étranglement potentiels dans le cycle de post-traitement afin d’obtenir le meilleur débit possible.
Pour le post-traitement du procédé de photopolymérisation, en particulier, le nettoyage est essentiel non seulement pour éliminer l’excès de résine, mais aussi parfois pour traiter les surfaces afin qu’elles ne deviennent pas collantes. En fonction de la viscosité de la résine et des solvants de nettoyage, le cycle de nettoyage peut augmenter de manière excessive si les solvants de nettoyage ne sont pas contrôlés en permanence. Les solvants de nettoyage typiques sont l’IPA, le TPM ou une combinaison des deux. Un hydromètre est recommandé pour vérifier constamment la saturation des solvants et s’assurer qu’un seuil n’est pas atteint. Sinon, le processus de nettoyage prendra plus de temps et finira par ne plus fonctionner du tout. »
Quel que soit le procédé de FA que vous utilisez, il y a de grandes chances que le post-traitement reste l’une des étapes les plus chronophages du processus de fabrication. Certaines technologies nécessitent moins de post-traitement que d’autres, mais toutes les pièces imprimées en 3D requièrent un certain degré de post-traitement. Il peut être intéressant de connaître la variété des étapes que les pièces imprimées en 3D doivent subir sous ce grand terme générique, mais ce qui vous aidera à réduire le temps de travail et les coûts, c’est de trouver celles qui peuvent être automatisées.
Josep Maria Salvador Morón est concepteur et responsable technique chez DLIMIT, une entreprise qui a plus de 15 ans d’expérience dans la fabrication et la distribution de systèmes de gestion des piétons.
« Si vous voulez optimiser votre flux d’impression 3D, je recommande toujours un peu de planification. C’est super important de savoir combien de temps les pièces mettent à être imprimées. Si j’aurai assez de matière pour une impression particulière ou si la pièce sera terminée demain quand j’arriverai au bureau. Ce type de questions vous amène à des réponses telles que : il est parfois préférable d’imprimer moins de pièces et d’être en mesure de réaliser deux impressions au cours de votre journée de travail, plutôt que de remplir complètement la surface et de voir votre impression s’arrêter à 19 heures, lorsqu’il n’y a personne au bureau pour réaliser une nouvelle impression.
En revanche, si on parle d’un grand nombre de pièces à produire, il existe des technologies et des imprimantes 3D telles que la technologie IDEX de BCN3D qui imprime deux prototypes identiques ou symétriques en même temps, optimisant ainsi les temps de production. Par exemple, ce n’est pas la même chose d’imprimer 40 unités sur une surface d’impression avec un extrudeur que d’en imprimer 20 + avec deux extrudeurs travaillant simultanément. Ce sont les mêmes 40 unités, mais nous avons réduit le temps de production de moitié.
Au niveau de la conception, il est toujours conseillé de réduire au maximum la taille des pièces afin d’économiser du temps et du matériel. Parfois, les services internes ont tendance à surdimensionner les pièces pour leur donner plus de consistance mécanique. Je recommande de faire confiance à la technologie, sans demander l’impossible. Cela peut sembler compliqué au début, mais avec la pratique, on apprend beaucoup. »
Voici quelques bonnes pratiques pour optimiser le calendrier de fabrication :
- Regrouper plusieurs pièces en une seule fabrication.
- Imprimez de petites séries plus courtes pendant la journée et de grandes séries pendant la nuit.
- Utiliser plusieurs imprimantes pour répartir la charge de travail et augmenter le rendement le jour même.
- Utiliser des tableaux de bord pour recevoir des alertes lorsqu’une impression se termine et pour gérer et surveiller plusieurs imprimantes à distance.
Cela dit, vous pouvez lire des milliers de conseils par jour, mais si vous ne comprenez pas vos besoins et les raisons pour lesquelles vous choisissez un processus de FA spécifique plutôt qu’un autre, il y a de fortes chances que vous ne soyez pas satisfait de vos résultats. Comme vous l’avez peut-être compris, la finition et les détails n’auront pas nécessairement d’importance pour les modèles conceptuels de base, alors que les prototypes réels peuvent nécessiter des technologies et des matériaux conçus pour des détails fins et des finitions de surface de haute qualité.
Et vous, quel procédé d’impression 3D utilisez-vous et quelle est votre astuce pour optimiser votre flux de production ?
Cet article a initialement été publié dans le numéro de Juillet/Août de 3D ADEPT Mag. N’oubliez pas que vous pouvez poster gratuitement les offres d’emploi de l’industrie de la FA sur 3D ADEPT Media ou rechercher un emploi via notre tableau d’offres d’emploi. N’hésitez pas à nous suivre sur nos réseaux sociaux et à vous inscrire à notre newsletter hebdomadaire : Facebook, Twitter, LinkedIn & Instagram !