Lors de la conception d’un outillage, les ingénieurs veulent pouvoir s’assurer que la pièce construite à partir du moule, du gabarit ou de la teinture l’est correctement et répond aux exigences techniques. Seulement voilà, le processus implique parfois de produire une pièce, de la mesurer, d’analyser les déviations et d’effectuer des itérations sur l’outillage. Ce nombre croissant d’itérations ne fait que contribuer à rendre la méthode plus longue au final.
rpm – rapid product manufacturing GmbH, un fabricant allemand de pièces de petites séries et de séries spéciales ainsi que de prototypes fonctionnels, souhaitait améliorer le processus d’itération de la conception de l’outillage pour l’un de ses clients européens du secteur automobile.
Le portefeuille de FA de l’entreprise comprend quelques machines de frittage laser de polymères Farsoon et des systèmes d’impression 3D Carbon Digital Light Synthesis™ (Carbon DLS™). Le fabricant de pièces a décidé de tirer parti de cette dernière technologie pour surmonter ce problème.
L’entreprise était spécifiquement intéressée par les petits conduits de câbles, les supports et les systèmes de maintien à l’intérieur du compartiment moteur avec des géométries relativement complexes, mais ces composants ne sont pas nécessairement les pièces idéales pour des applications sur la machine DLS™ de Carbon. Carbon explique que ce type de pièces comprend généralement une charnière à film pour permettre aux installateurs de poser le câblage, de le fermer par pression et de créer un composant unique avec une cavité interne complexe.
Repenser la conception et choisir les solutions matérielles appropriées ont été essentiels pour la réussite de ce projet.
En remplaçant la charnière à film par un système de connecteur à enclenchement, l’équipe d’ingénieurs de rpm a pu créer un nouveau profil de conception qui s’adapte parfaitement au processus de fabrication sur la machine Carbon DLS tout en offrant les performances requises pour imiter la pièce finale lors des tests fonctionnels.
En ce qui concerne les matériaux, nous avons appris que le fabricant a utilisé le Carbon RPU 130, un matériau d’impression 3D connu pour sa capacité de résistance à la chaleur et sa certification IMDS nécessaire pour cette application. Il convient de noter que pour répondre aux coûts de production idéaux du client, l’équipe a optimisé la conception pour le matériau Carbon EPX 82, qui est selon les mots de Carbon, une résine d’ingénierie à base d’époxy à haute résistance similaire.
« Les matériaux en carbone peuvent résister à de nombreux critères d’évaluation rigoureux pour la production en série, ce qui permet de réaliser des économies importantes en termes de temps et de coûts de production. Chez rpm, nous constatons qu’une voie est en train d’être tracée pour assurer une transition transparente entre le procédé DLS au carbone et le moulage par injection classique, en fonction du volume de pièces requis », Dr. Claus Thomy Directeur général des ventes, rpm – rapid product manufacturing GmbH.
Combiner le nouveau design et les matériaux sélectionnés
Après avoir divisé la charnière de film en pièces séparées pour la production, l’équipe de conception de rpm a remplacé les éléments clés du design. Cependant, ils n’ont travaillé qu’avec des pièces indépendantes afin de réutiliser les côtés lorsqu’une seule moitié de la pièce était itérée.
Il est intéressant de noter que, puisque le processus Carbon DLS permet une itération rapide de la conception, plusieurs conceptions ont pu être produites en une seule tâche d’impression pour être testées.
Le matériau Carbon EPX 82 étant qualifié pour des pièces automobiles à usage final, les essais sur le Carbon DLS ont révélé des considérations de conception similaires à celles de l’approche traditionnelle du moulage par injection. Par exemple, la prise en compte du flux de résine est similaire à l’anticipation des cavités et des géométries dans un moule en acier pour le moulage par injection. Cela en fait un ajout très important au portefeuille de technologies RPM et au processus de conception des plastiques.
« Le Carbon DLS couvre une catégorie importante de pièces pour la production de petites séries. rpm produit des pièces de petite taille et de grande complexité à partir de matériaux d’utilisation finale sans outillage supplémentaire. Cela comble une lacune importante parmi nos dix technologies plastiques internes. Dans ce cas particulier d’utilisation du DLS, nous ajoutons des itérations de conception tout en augmentant la vitesse et en réduisant le coût global du projet. Étant donné que nous travaillons avec des matériaux de série, la fabrication additive a progressé dans le cycle de vie des produits. Nous constatons une augmentation constante de ces types d’applications dans la gamme des 500 à 2 000 pièces, ce qui s’avère être un point sensible pour DLS », Dr. Jörg Gerken, directeur technique de rpm – rapid product manufacturing GmbH.
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