OSEZ – Une histoire de « machines personnalisées de fabrication additive ».

La plupart du temps, la personnalisation est mise en avant comme l’un des principaux avantages de l’impression 3D lors de la fabrication d’objets imprimés en 3D. Dans ce cas, le processus d’impression 3D ne change pas vraiment. En fait, la clé pour obtenir le produit final réside souvent dans le choix aléatoire de certains éléments par le client. Cependant, l’accent mis sur le processus de fabrication montre que la personnalisation peut être beaucoup plus complexe qu’elle n’y paraît. Une conversation avec Martin Bullemer et Felix Bauer, d’AMCM GmbH, explique pourquoi.

Créer un modèle commercial qui fonctionne.

Bullemer et Bauer se sont rencontrés chez EOS Gmbh. Avec des racines dans le traitement industriel, Bullemer a plus de 15 ans d’expérience chez EOS où il a soutenu le développement du marché de la fabrication additive aux États-Unis et dans l’industrie médicale. Bauer, quant à lui, est un ingénieur industriel qui a rejoint EOS GmbH il y a six ans avec l’ambition de soutenir la croissance de la FA dans l’industrie aérospatiale.

À l’époque, EOS recevait de nombreuses demandes qui avaient presque toutes la même ambition : la nécessité pour les entreprises de devenir plus matures tout en suivant la voie de l’industrialisation. D’un autre côté, les entreprises ayant des demandes plus spécifiques ont souvent eu tendance à être laissées de côté.

« Ces demandes incluent par exemple, mais sans s’y limiter, le besoin de différentes formes, de différents types d’enveloppes de bâtiments, la nécessité de traiter le cuivre – un matériau très complexe -, la personnalisation du chauffage par le haut ou par le bas, et même le besoin de lasers plus puissants », déclare Bauer.

Plutôt que de se contenter d’être un expert dans le développement d’un nouveau segment géographique pour EOS ou d’une industrie verticale spécifique adoptant la FA, Bullemer y a vu une opportunité d’apporter une expertise supplémentaire, une opportunité d’exploiter de nouveaux marchés, de créer de nouvelles sources de revenus et d’élargir l’offre de produits.

Bien que l’idée fut brillante, elle soulevait également plusieurs questions et incertitudes. « Ces demandes qui ont souvent été laissées de côté nécessitaient pour la plupart une personnalisation supplémentaire. Bien que nous voulions relever leurs défis, nous ne savions pas quelle était l’ampleur du marché. De plus, quand vous êtes une grande entreprise, vous ne pouvez pas développer une nouvelle société avec la même flexibilité qu’une start-up ; vous ne pouvez pas commencer le développement d’une nouvelle technologie juste pour commercialiser dix systèmes, vous ne pouvez pas commencer le développement d’une machine quand vous n’êtes pas sûr que quelqu’un va la payer », souligne Bullemer.

Toutes ces “hypothèses” étaient sensées. Bien qu’on reconnaît les capacités de mise sur le marché des principales entreprises, il était tout simplement trop risqué de se permettre de répondre à chaque demande unique avec une nouvelle imprimante 3D. C’est pourquoi l’année 2017 a vu la création d’AMCM GmbH, qui signifie Additive Manufacturing Customized Machines. Comme son nom l’indique, la société est née dans le but de fournir aux industries des machines LPBF (Laser Beam Powder Bed Fusion) personnalisées d’EOS.  

Au moment où nous écrivons ces lignes, Bullemer est directeur général d’AMCM GmbH et Bauer est actuellement directeur régional EMEA | DACH/NL chez EOS et en phase de transition pour rejoindre AMCM Gmbh à plein temps.

L’innovation et l’esprit d’entreprise peuvent prendre de nombreuses formes et dimensions.

Contrairement aux imprimantes 3D industrielles des autres fabricants de machines, nous ne pouvons pas légitimement décrire toutes les caractéristiques développées dans une imprimante 3D industrielle d’AMCM GmbH – avec raison : « nous nous concentrons sur les applications. Un client vient nous voir avec une demande spécifique et nous travaillons sur une solution qui pourrait répondre à un besoin spécifique. Évidemment, avec le temps, nous nous sommes rendu compte que certains besoins pouvaient être plus faciles à satisfaire que d’autres. Par exemple, nous avons reçu de nombreuses demandes de machines avec des dimensions personnalisées. Ce sont des cas d’utilisation relativement faciles car ils nécessitent un réglage mécanique, sans parler du fait qu’il n’est pas nécessaire de modifier l’ensemble du processus », explique le directeur général. 

« Chaque fabricant de machines a son portefeuille standard, qui peut s’adapter ou non à l’application du client – au moins dans une certaine mesure. Chez AMCM, nous examinons de très près cette application et nous faisons en sorte que la machine s’y adapte. Bien sûr, parfois, la solution standard est assez bonne pour le client, mais pour ceux qui ont besoin de ce “plus” qui fera la différence dans leurs projets, pour eux, AMCM entre en jeu », complète le directeur régional.

En discutant des demandes qu’ils reçoivent souvent de leurs clients, nous nous sommes rendus compte que la question n’est pas de savoir le nombre ou le type de demandes qu’ils sont capables de gérer, mais surtout ce qui les rend exceptionnels. Trivial mais crucial.

Des exigences du système, de la conception des pièces au développement des matériaux et au-delà, les systèmes de fabrication additive exigent beaucoup à traiter, mais certaines fonctionnalités sont tout simplement plus essentielles que d’autres. C’est le cas, par exemple, des fonctionnalités laser et optiques qui nécessitent des connaissances approfondies pour le développement d’une machine. Chez AMCM, la moitié de l’équipe vient de l’industrie du laser. « Nous avons certainement une expertise dans le réglage des lasers – différentes lentilles de poids, différents types de laser – et dans la sélection de la bonne configuration optique, qui est un élément clé dans toute machine de fabrication additive », note Bullemer.

De plus, même si demande d’AMCM puisse mener au développement d’une solution de d’enlèvement de poudre dédiée, comme nous l’avons vu avec la machine SFM-AT1000 de Solukon, il faut noter que chaque imprimante 3D de la société ne nécessite pas nécessairement un équipement de post-traitement dédié. En fait, en fin de compte, c’est au client de décider quelle solution d’enlèvement de poudres ou de traitement de la poudre il choisira.

Ensuite, vient la question du prix. D’innombrables exemples dans l’industrie automobile montrent que les véhicules de luxe offrent des niveaux de confort, d’équipement, de commodités, de qualité, de performance et de statut supérieurs à ceux des voitures ordinaires pour un prix plus élevé.  Le terme “luxe” est peut-être assez subjectif, mais il n’en reste pas moins que les constructeurs automobiles qui développent des véhicules d’un niveau de performance inhabituel ont créé une marque distincte pour eux et commercialisent ces véhicules à un prix qui n’est pas toujours le même sur le marché standard.

Dans un certain sens, cette théorie très compréhensible peut être appliquée à l’industrie manufacturière. Selon les termes de Bullemer, « les machines dédiées aux clients ne sont pas souvent commercialisées de la même manière que les machines de FA conventionnelles, donc, contrairement à leurs collègues fabricants de machines, les machines customisées ne bénéficient pas souvent des avantages d’une chaîne d’approvisionnement très bien établie. En effet, moins vous construisez, plus vous avez de coûts.  En outre, chaque modification nécessite un effort d’ingénierie qui doit être équilibré. Dans la même veine, un client peut venir avec une idée folle et unique en tête. Une fois que nous avons développé une solution pour cette idée, les chances sont très élevées pour que nous ne vendions plus la même machine à un autre client. En principe, ces machines sont toujours un peu plus chères que les autres, mais nous rendons les choses possibles et nos clients n’achètent que si le cas d’application fonctionne ».

 Efficacité, mesure du débit ?

 « … n’achetez que si votre cas d’application fonctionne. » La déclaration de Bullemer souligne que le prix n’est qu’une partie de l’histoire. Plus important encore, elle présente l'”efficacité” comme une mesure du rendement et recentre le débat sur les applications.

La course à l’espace, par exemple, a connu un boom avec les applications satellitaires. Bien que cette industrie soit très conservatrice, les dernières années ont vu des applications qui ont été rendues possible grâce à la combinaison d’un large éventail de technologies, et pas seulement la fabrication additive. Selon Bauer, « les jeunes ingénieurs ne travaillent plus sur base de ce qui a été fait auparavant, ils ont un choix beaucoup plus large en matière de production et il existe une certaine demande sur le marché pour de tels besoins. De plus, un examen attentif du marché montre que c’est l’espace privé qui est en fait le moteur de l’industrie ».

Dans le domaine de l’espace privé, les motivations commerciales exigent de se concentrer sur les meilleures performances au moindre coût. Et une façon de rapprocher cette formule gagnante utopique de sa réalité est d’y faire entrer la FA métal.

« Les fusées sont le parfait exemple de ces cas, car elles exigent une efficacité inégalée pour les livraisons commerciales dans l’espace », souligne Bauer. Si vous êtes ingénieur aérospatial, vous savez que le propulseur est souvent la partie la plus lourde de la masse d’un lanceur (jusqu’à 90% de la masse d’un véhicule de lancement). Par conséquent, la réduction de l’utilisation du propulseur offre d’autres possibilités de réduire la masse du véhicule, donc d’augmenter la charge utile et les performances pour une même taille de fusée. Mais ce n’est là qu’une partie du processus de fabrication. Le fait est que ces « pièces de fusée sont très complexes à fabriquer. [Si la légèreté et la robustesse sont deux facteurs essentiels qui peuvent être améliorés grâce à la FA,] il faut noter que ces pièces doivent toujours être réalisées dans des délais très courts. Plus important encore, elles nécessitent une machine qui peut facilement permettre l’itération, la réinvention, la reproductibilité et un processus sans heurts jusqu’à l’étape suivante de la fabrication. En fin de compte, c’est le plus important », poursuit Bauer.

Un exemple qui illustre cet argument est la récente réalisation de la startup Launcher basée à New-York. Au cours du dernier trimestre 2020, la société spatiale a commencé à tester son moteur-fusée à liquide E-2 grandeur nature, un progrès technologique qui ouvre la voie à des solutions plus abordables et plus performantes pour les petits lanceurs spatiaux.

« Launcher a influencé la conception de nos machines. Le défi consistait à démontrer que nous pouvions imprimer une chambre de combustion d’un mètre de haut en une seule pièce en alliage de cuivre, un domaine dans lequel les entreprises n’ont pas beaucoup d’expertise. C’est un énorme défi car le risque d’échec est élevé quand on essaie la première fois. Une telle production nécessite un bon savoir-faire en matière de FA et la startup spatiale venait de commencer à concevoir pour la FA. Elle avait donc besoin d’un bon savoir-faire pour donner vie à ses idées. La prochaine étape consiste à obtenir des fonds pour accélérer le développement de ce moteur E-2 », souligne le directeur général.

Nous avons appris que ces pièces ont généralement des dimensions de 450 x 450 x 1000 mm, qu’elles sont fabriquées en CuCrZr et qu’elles sont dotées de canaux internes complexes de refroidissement régénératif, d’où la nécessité d’un système spécialisé capable de traiter ce type de matériau. Pour ce faire, la société a finalement utilisé son imprimante 3D AMCM M4K et a testé les pièces au centre spatial Stennis de la NASA.

« C’est ça la beauté d’être une startup », ajoute Bullemer. Sans oublier que « vous avez un groupe de personnes qui partagent la même vision et la même volonté de la réaliser », complète Bauer.

« Nous rendons les choses possibles ».

« Nous rendons les choses possibles. » Combien de fois avez-vous entendu ces cinq mots avant de réaliser qu’il y a beaucoup de promesses et très peu de réalisations. Aujourd’hui, en examinant le modèle commercial d’AMCM, les précautions prises par l’équipe avant sa mise en œuvre et surtout les applications qu’elle réalise, je suis prêt à les croire sur parole.

Cette interview a initialement été publié dans le numéro de Janvier/Février de 3D ADEPT Mag

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