Problème

Fabriquer rapidement des pièces mécaniques complexes qui résistent aux tests pour valider les pièces plus tôt.

Solution

Imprimante Figure 4 Standalone de 3D Systems et matériaux PRO-BLK 10 pour obtenir rapidement des pièces solides et détaillées.

Résultats

  • Délai de validation de la conception réduite de trois semaines au jour même ;
  • Matériau PRO-BLK 10 durable pouvant être cousu directement sur les chaussures pour les tests ;
  • Capacité à mieux prévoir les performances des pièces finales grâce à des comparaisons continues entre les prototypes de Figure 4 et les pièces de production.

Ils n'en ont peut-être pas conscience, mais plus de la moitié des cyclistes du Tour de France avalent les kilomètres grâce au BOA® Fit System. BOA est également le dénominateur commun entre vêtements de travail, appareils orthopédiques et certains sports comme le golf, le snowboard et le trail, car chacun d'eux intègre le système d'ajustement en trois parties breveté de BOA dans des produits haute performance, pour que les travailleurs et athlètes puissent être au top de leurs performances.

Le BOA Fit System est intégré aux produits des plus grande marques de différents secteurs, qui font confiance à BOA pour donner le meilleur à leurs utilisateurs en termes de performance. Disponibles dans différents niveaux de puissance en fonction de l'intensité du sport et de la force de fermeture exigée par le produit, les systèmes de BOA sont conçus pour offrir un ajustement rapide, sans effort et précis.

La recherche de matériaux pour impression 3D fonctionnels

Le disque est l'un des composants clés du BOA Fit System. Les disques sont conçus pour offrir trois niveaux de puissance différents en fonction des tensions sur le laçage induites par l'équipement sur lequel ils sont installés. Parmi les modèles de disques figurent les disques ultra-puissants pour snowboard avec système de démultiplicateurs à couple élevé qui ont permis à BOA de se faire connaître en 2001. Daniel Hipwood est ingénieur concepteur senior chez BOA. Il consacre son temps à l'élaboration du système mécanique de ces produits.

BOA utilise l'impression 3D pour réaliser des prototypes depuis plusieurs années maintenant, mais selon Daniel Hipwood, l'entreprise a eu du mal à trouver des matériaux adaptés à ses applications. Compte tenu de la petite taille et des propriétés mécaniques exigeantes des produits de BOA, de nombreux matériaux d'impression 3D pouvaient seulement servir à vérifier le concept et l'esthétique des produits.

« Nous avons été vraiment freinés par les matériaux disponibles », indique Daniel Hipwood, expliquant que les pièces que BOA imprimait devenaient cassantes et ne tenaient pas dans le temps. « Nous avions un concept et trois jours plus tard, si la pièce tombait d'un bureau lors d'une réunion, elle se brisait en mille morceaux. Nous avons vraiment eu du mal à trouver des performances comparables à celles du thermoplastique aux résolutions dont nous avons besoin, et à réellement imprimer des pièces en 3D fonctionnant à notre échelle et pouvant néanmoins conserver ces propriétés. »

Même si le workflow BOA continuera d'inclure des petites séries de pièces moulées par injection pour la pré-production, la société voulait combler l'écart entre la durabilité des pièces imprimées en 3D et les pièces finales moulées par injection afin de pouvoir pousser plus loin ses conceptions, et travailler plus vite de manière plus fiable avant de commencer le processus d'outillage. Les recherches de BOA l'ont menée vers la technologie et les matériaux Figure 4 de 3D Systems.

Pièce imprimée en 3D avec Figure 4 au bout d'un doigt
La Figure 4 apporte des performances comparables à celles du thermoplastique aux résolutions recherchées par BOA.

Des tests plus poussés avec Figure 4

Figure 4 est une technologie de fabrication additive basée sur la projection qui utilise une membrane sans contact pour offrir précision et fidélité au niveau des détails, le tout avec des vitesses d'impression ultra-rapides. BOA a utilisé les matériaux Figure 4 de niveau production de 3D Systems avec l'imprimante Figure 4® Standalone pour obtenir très tôt des informations sur les performances des pièces de production. Plutôt que d'attendre trois semaines, comme c'est le cas habituellement pour les pièces usinées, BOA peut désormais évaluer la viabilité de ses conceptions l'après-midi même grâce à la solution Figure 4.

BOA utilise plusieurs des matériaux Figure 4 de 3D Systems et apprécie tout particulièrement le matériau Figure 4® PRO-BLK 10. Contrairement à d'autres matériaux additifs que BOA a essayés par le passé, ce matériau de haute précision et de niveau production présente une stabilité environnementale à long terme et un comportement semblable à celui du thermoplastique. Cela s'est révélé très bénéfique et a répondu aux attentes de BOA qui cherchait un matériau offrant résolution et performances et capable de conserver ses propriétés. Le matériau répond extrêmement bien aux besoins de BOA, et la société procède en continu à des tests de corrélation entre les pièces de production finales et les pièces Figure 4 pour comprendre les seuils de performance à appliquer avant de passer à la production. « Parfois, le premier essai est le bon donc les pièces offrent les mêmes performances que nos composants moulés par injection », explique Daniel Hipwood.

Prototype Figure 4 pour le BOA Fit System cousu sur une chaussure
BOA coud ses pièces en Figure 4 PRO-BLK 10 sur des chaussures pour les tester.

Dans le cadre du développement de produit, BOA aime poser des prototypes viables sur les chaussures dès le début du processus de conception afin que les testeurs puissent les essayer. Même pour les conceptions qui n'atteindront pas la production finale, le fait d'attacher des disques aux chaussures et de les mettre à l'épreuve aide BOA à rassembler des données de conception et de performance sur ce qui fonctionne ou non. Cet aspect des tests exige que les disques soient cousus directement dans le tissu sans trous moulés. Selon Daniel Hipwood, il est déjà difficile de trouver des plastiques traditionnels pouvant être cousus, mais ça l'est encore plus quand il s'agit de trouver un matériau durci aux UV qui fonctionne sans se fissurer. « Perforer du plastique avec une aiguille présente un problème de solidité. On a besoin d'un matériau résilient capable de garder une rigidité suffisante pour conserver ses autres utilisations. La réduction du nombre de pièces est essentielle, de sorte que les composants cousus puissent avoir d'autres fonctions importantes nécessitant un matériau plastique rigide », explique Daniel Hipwood. Le fait que le Figure 4 PRO-BLK 10 puisse être utilisé pour réaliser un prototype de cette manière a été d'une grande aide pour BOA qui a ainsi pu économiser du temps et de l'argent pour itérer rapidement ses conceptions et obtenir les meilleures performances.

Outre son système d'ajustement, BOA est connu pour sa garantie à vie : la garantie BOA. La qualité du produit est primordiale et le fait de pouvoir disposer de pièces imprimées fonctionnelles aide Daniel Hipwood et l'équipe d'ingénieurs de BOA à fournir de nouveaux produits innovants avec des cycles de conception plus rapides et moins de modifications des composants après la création de l'outillage. « Tout le monde s'efforce d'optimiser ses produits le plus vite possible : il est donc essentiel d'identifier les points faibles le plus tôt possible dans le processus de conception pour éviter de trouver des problèmes une fois que les moules ont déjà été créés. »

Parmi les matériaux supplémentaires utilisés chez BOA, citons Figure 4® TOUGH-GRY 15, un matériau de prototypage gris durable et Figure 4® ELAST-BLK 10, un matériau de prototypage en élastomère. Au-delà des petites pièces mécaniques à l'intérieur des systèmes de disques de laçage, BOA utilise la Figure 4 Standalone pour imprimer des pièces de validation de l'esthétique, des dispositifs de fixation d'utilisation finale et des surmoulages de poignée en caoutchouc.

Prototype du BOA Fit System fabriqué avec la technologie Figure 4
BOA utilise Figure 4 pour obtenir rapidement des informations sur les performances des pièces de production.

Un palmarès impressionnant

Selon Daniel Hipwood, BOA a décidé d'investir dans la technologie de 3D Systems pour deux raisons. La première était l'expérience positive de BOA avec l'équipe de 3D Systems, et le niveau de soutien et de savoir-faire dont a fait preuve 3D Systems. La seconde raison était le palmarès de 3D Systems. La société ayant créé l'impression 3D et comptant aujourd'hui une solide gamme de produits, BOA a su que son investissement serait durable si elle travaillait avec 3D Systems. « Les autres produits que nous avons étudiés ne nous ont pas paru très aboutis », explique Daniel Hipwood. Les efforts déployés par 3D Systems pour innover et faire progresser la fabrication additive ont clairement joué en sa faveur.

BOA est heureuse de sa décision d'intégrer l'imprimante Figure 4. « De nombreuses personnes ici peuvent témoigner de la façon dont l'imprimante les aide à valider leur travail », explique Daniel Hipwood.