Les méthodes de production en usine sont sur le point d'être améliorées par la fabrication additive et évolutive de niveau industriel

Pendant plus de deux siècles, la production industrielle a excellé dans quatre domaines clés : la répétabilité du processus, la durabilité des pièces produites, la productivité du flux de travail et un coût total d'exploitation réduit. Les flux de travail de l'usine sont optimisés pour produire les meilleures pièces possibles en grands volumes, le moins cher possible. Tout nouveau flux de travail ou toute nouvelle méthode de production à intégrer dans ce processus normalisé doit respecter voire améliorer ces critères bien établis. 

À l'heure actuelle, la fabrication subit une transformation rapide : un processus que certains appellent l'industrie 4.0. Les exigences de ce nouveau marché poussent les fabricants à gagner en vitesse et en agilité. De nouveaux modèles métier exigent une réponse et une itération de conception rapides. Les fabricants doivent raccourcir les cycles de production et accélérer l'évolution de l'écosystème des produits ; ils doivent créer des produits physiques à un rythme numérique. 

Fabrication additive en métal évolutive pour les grandes pièces sans soudure.
La DMP Factory 500 est une solution d'impression 3D en métal optimisée pour une évolutivité extrême, des pièces de haute qualité reproductibles, un débit élevé et un faible coût total de possession, pour la production de pièces jusqu'à une taille de 500 mm x 500 mm x 500 mm.

Face à ces demandes pressantes, les fabricants peuvent heureusement compter sur les technologies d'impression 3D dont les capacités avancées constituent des actifs stratégiques pour la production industrielle. Parce que les matériaux, les méthodes d'impression, les capacités de conception et les processus de flux de travail sont nouveaux, il est maintenant possible d'envisager la fabrication d'un point de vue numérique. Au cours des 30 dernières années, l'impression 3D a été un modèle de base de la R&D pour les revues de conception, le prototypage et la fabrication de pré-séries ou occasionnelle. Aujourd'hui, l'impression 3D arrive en usine et peut contribuer à la fabrication de produits finaux en grands volumes. 

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3D Systems donne le nom d'« usine numérique » à cette révolution qui respecte les quatre critères de la production de niveau usine, à savoir :

  • La répétabilité des pièces peut être garantie jusqu'à la qualité Six Sigma.
  • La durabilité est assurée par le recours à de nouvelles techniques de conception et des matériaux en plastique et en métal innovants.
  • La productivité utilise des processus de production de pointe 24/7.
  • Le coût total de fabrication des pièces, pour les bonnes pièces et le niveau de production adapté, dépasse les méthodes existantes analogues.
  • Support aérospatial optimisé sur le plan topologique imprimé en 3D avec l'imprimante de fusion sur lit de poudre métallique DMP Factory 350 par Thales
  • Les pièces créées à l'aide des technologies de l'usine numérique peuvent être bien plus que répétables et durables. Elles peuvent remplir les promesses de l'industrie 4.0 avec des produits et des processus impossibles à atteindre à l'aide des méthodes traditionnelles. Les algorithmes de conception avancés autorisent des treillis intérieurs dans les solides. Résultat : des pièces plus légères tout en étant plus solides. Les industries de moulage par injection peuvent concevoir des moules conformes en quelques heures plutôt qu'en quelques semaines, ou créer des pièces thermoplastiques en grands volumes. Les processus de fonderie numérique peuvent créer des modèles de moulage en cire moulés et des pièces coulées très vite et de manière flexible, sans subir l'attente et les coûts liés à l'outillage et en passant outre les dangers inhérents au moulage traditionnel lors de l'impression directe en métal.

Les trois piliers de l'usine numérique

D'après le bureau d'étude Jabil, 68 % des constructeurs automobiles affichent un objectif de mise sur le marché inférieur à 2 ans, soit une baisse de près d'une décennie en quelques années seulement. D'autres secteurs industriels ont des exigences de vitesse identiques pour les lancements de nouveaux produits. Pour répondre à ces nouveaux besoins du marché, l'usine numérique doit proposer des vitesses et des capacités de production innovantes. 

L'usine numérique offre des opportunités de transformation dans les domaines du moulage par injection, de la fonderie et de la production de pièces. L'usine numérique repose sur trois piliers : les métaux, les plastiques et la fonderie numérique. Les besoins d'un fabricant varient selon son secteur d'activité, ses produits et la rapidité visée pour passer de l'esquisse à la pièce. Ces trois piliers ont besoin de logiciels à la pointe de la technologie pour atteindre leur plein potentiel. 

  • L'usine numérique pour les métaux

    Imprimante 3D en métal solide DMP Flex 350 de 3D Systems pour la production de pièces 24/7 et l'utilisation flexible des applications

    L'usine numérique pour les métaux utilise un processus modulaire intégrant des solutions additives et soustractives pour produire des pièces avec la répétabilité d'usine en continu, tout en rationalisant les métaux industriels clés. Les solutions additives s'intègrent aux méthodes traditionnelles pour créer des pièces plus efficaces, plus vite.

  • L'usine numérique pour les plastiques

    Pièces imprimées sur une imprimante Figure 4 Standalone sur 3Dprintedparts.com

    L'usine numérique pour les plastiques utilise les thermoplastiques additifs les plus récents et les dernières résines pour créer des pièces durables en grands volumes, en une fraction du temps nécessaire pour produire à l'aide des méthodes de moulage par injection traditionnelles, pour les pièces en plastique en petite série sans quantité minimale de commande et sans subir l'attente et les coûts liés à l'outillage.

  • La fonderie numérique

    Les modèles en cire imprimés en 3D s'adaptent en toute simplicité aux processus de fonderie pour la production rapide de pièces moulées

    La fonderie numérique peut créer, itérer, affiner et produire des pièces coulées à une vitesse et une flexibilité accrues, sans subir l'attente et les coûts liés à l'outillage. Les entreprises qui utilisent les processus de la fonderie numérique livrent des pièces coulées quelques jours après avoir reçu les données de CAO, plutôt que de devoir attendre jusqu'à 12 semaines l'outillage.

L'usine numérique sur les rails

L'usine numérique ne se résume pas à de nouveaux matériels. 3D Systems a massivement investi dans la R&D pour proposer à la fois de nouveaux matériels et de nouveaux logiciels. Une large gamme de métaux, thermoplastiques et résines sont disponibles et ils sont tous certifiés pour une utilisation dans le cadre de l'usine numérique. Le logiciel de préparation des fichiers de 3D Systems évite le recours aux experts en CAO et aux logiciels coûteux dans l'usine, ce qui permet de réaliser des économies substantielles.

Les fabricants ont dorénavant la capacité de réécrire leurs business models et d'avoir un avantage sur la concurrence à l'ère de l'industrie 4.0. Dès lors que les ingénieurs et les cadres se familiariseront avec l'usine numérique, ils trouveront de nouvelles possibilités de créer de meilleurs produits, plus vite. De nouveaux produits, de nouveaux modèles commerciaux et de nouvelles entreprises apparaitront naturellement pour ceux qui adoptent l'usine numérique.