Impression 3D : le temps de la production en série ?
La fabrication additive rapproche le design et la fabrication, avec un postulat nouveau : la liberté de conception. La fabrication additive s’affranchit des contraintes de fabrication : tout design devient réalisable.
L’impression 3D série vous libère des contraintes et des limitations des moyens de fabrication conventionnels, et vous offre une grande liberté au niveau des formes et des quantités produites.
Quelle est aujourd’hui la diffusion de cette technologie dans l’industrie ? Comment son usage commence -t- il à révolutionner les procédés de fabrication ?
En 2019, 65% des entreprises disent avoir utilisé l’impression 3D, contre seulement 24% en 2016. Quatre entreprises sur dix ont même investi dans des moyens propres (d’après le rapport EY « Global 3D Manufacturing Report 2019 ). La répartition géographique du marché de la fabrication additive évolue : l’Asie, en particulier la Corée du Sud et la Chine, gagne des parts de marché, par rapport à des pays comme l’Allemagne ou les États-Unis.
En effet, la Corée du Sud et la Chine sont pionnières en termes d’adoption de la fabrication additive. Ces pays utilisent les technologies émergentes pour ériger un nouvel avantage concurrentiel, en lieu et place de leur leadership antérieur basé sur les coûts.
C’est le secteur aérospatial qui cumule le plus d’expérience dans les technologies de fabrication additive avec 4 entreprises sur 5 du secteur utilisatrices de l’impression 3D. Mais tous les secteurs, même ceux présentant les taux d’adoption les plus faibles, ont également adopté la technologie. Les entreprises de logistique et de transport, par exemple, s’y intéressent six fois plus qu’en 2016.
La production en série par fabrication additive prend son envol
La fabrication additive prend son envol bien au-delà du prototypage. En effet, dans un premier temps, les entreprises ont bien perçu l’impact client de la visualisation d’un produit (prototypes ou des échantillons à taille réelle ou à petite échelle). Mais dans les entreprises de tous les secteurs, la fabrication additive est maintenant de plus en plus utilisée pour la création de pièces finies, utilisées dans la vraie vie.
Il s’agit de pièces finies et d’assemblages de pièces finies complètes (monobloc dans certains cas) qui seront utilisés par le client. Les premiers usages sériels sont des outils et moules utilisés dans la fabrication traditionnelle (depuis 2002), et des pièces de rechange fabriquées à la demande à partir de bases de données numériques.
Près d’une entreprise sur deux prévoit d’utiliser l’impression 3D pour ses produits en série d’ici 2022, 18% d’entre elles en 2019. Ce chiffre varie selon les pays, l’Asie (essentiellement la Chine et la Corée du Sud) étant très en avance.
Afin de relever le challenge de la fabrication sérielle, la fabrication additive doit lever trois limitations actuelles :
- Améliorer les temps de production (incluant les post-traitements).
- Assurer une qualité, reproductibilité des pièces fabriquées.
- Automatiser le lancement (préparation matière, fichiers) et la sortie pièces des machines (désupportage, finition).
La fabrication 3D : un succès mérité
Un cahier des charges 100% respecté
L’un des principaux avantages de l’impression 3D est sa capacité à offrir des solutions qui répondent en tous points au cahier des charges des clients, leur offrant un avantage concurrentiel clair. C’est l’une des raisons du succès de la technologie. Les pièces imprimées 3D sur mesure existent aujourd’hui dans tous les secteurs d’activité.
Elles bénéficient par ailleurs d’une garantie de service-après-vente performant, puisque la pièce de replacement produite en 3D ne souffrira pas de rupture de stock, contrairement à une pièce fabriquée de manière conventionnelle.
La fabrication additive raccourcit les cycles de production
Produite à la demande, une pièce fabriquée en impression 3D ne génère aucun coût de stockage. La pièce est produite rapidement et parvient au client sans délai. Le paiement intervient dans la foulée, le bénéfice de l’entreprise est réalisé en un temps record.
Le raccourcissement du cycle de production et la suppression de l’étape de stockage ont un impact direct sur les coûts et la mise sur le marché est quasi-immédiate.
L’impression 3D permet de créer des designs complexes
L’impression 3D ouvre le champ des possibles et permet de créer des formes avec un degré de de liberté inédit, notamment quand il s’agit de structures internes complexes.
Cette très grande liberté de conception permet d’imaginer des objets plus intéressants et plus performants.
L’impression 3D s’affirme comme une solution idéale pour créer des designs complexes, impossibles à réaliser avec des techniques de fabrication traditionnelles.
Optimisation de votre chaîne logistique
La fabrication additive a un impact sur l’ensemble de la chaîne d’approvisionnement, et permet de repenser les stocks, avec à la clé une réduction importante des besoins de stockage.
Avec l’impression 3D, fini le casse-tête des ruptures de stock : les entreprises peuvent numériser leurs stocks et ainsi produire ou faire produire à la demande, une vraie révolution pour le marché des pièces de rechange.
Par ailleurs, l’impression 3D réduit les efforts de logistique, notamment en ce qui concerne les inventaires.
Pied support en structure lattice conçue et fabriquée en partenariat avec société AFU à Saint-Malo. Fabrication additive aluminium.
Personnalisation de masse
Les professionnels sont habitués à personnaliser leurs produits pour répondre aux besoins de leurs clients. Mais les procédés de fabrication conventionnels ne répondent pas aux exigences de la personnalisation de masse.
En effet, celle-ci implique des productions en petite série, des changements réguliers des cycles de production, des modifications fréquentes des paramétrages des machines ou la conception de nouveaux moules ou de nouveaux outils.
Or la création de pièces sur-mesure est un réel enjeu et procure un avantage concurrentiel certain. L’impression 3D simplifie grandement la personnification, ce qui intéresse tous les secteurs d’activité : automobile, aérospatial, secteur médical, industrie, design produit…
La 3D convient à la fois à une personnalisation dans la production de pièce unique répondant à un besoin très précis et à la production en petites et moyennes séries allant jusqu’à plusieurs centaines d’unités. Au-delà des applications médicales courantes comme la prothèse dentaire, des applications pour des pièces type machine spéciale sont potentiellement pertinentes pour la fabrication additive.
Rentabilité
L’impression 3D amène les entreprises à revoir leur logique de production.
En procédé de fabrication conventionnel, les coûts unitaires diminuent lorsque la quantité produite augmente. En fabrication additive, le coût unitaire ne varie plus en fonction des volumes.
L’impression 3D offre ainsi aux industriels la possibilité de réduire leur volume de production tout en restant rentables sur un plan financier pour les petites séries aujourd’hui. L’utilisation de fermes d’impression par exemple permet d’optimiser la production en série.
La fabrication additive est une alternative très efficace lorsqu’il ne s’agit pas de production de masse. A chaque entreprise de définir, selon la quantité à produire et les seuils de rentabilité calculés, vers quelle technologie elle doit s’orienter.
Avec l’évolution des technologies, les coûts des équipements vont continuer à baisser, ce qui accroîtra encore l’avantage compétitif de l’impression 3D pour des petites/moyennes séries.
Et vous, quand commencerez-vous à produire vos pièces à la demande ?
Les conseils de SUNI pour
une fabrication additive série réussie
Sur un marché mondial, la pression du marché est réelle : les entreprises qui ne passeront pas à la fabrication additive, et qui continueront à se reposer sur des stocks limités, seront vite dépassées par les concurrents équipés d’une imprimante 3D.
Si vous choisissez l’impression 3D et souhaitez maîtriser vos coûts de production, suivez nos 3 conseils :
1. La clé du succès se trouve dans la modélisation 3D personnalisée.
Démarrez votre projet bien entourés, avec une plateforme technologique comme SUNI. Montez en compétence par la formation ou le conseil puis reprenez la maitrise d’ouvrage du projet.
2. Redimensionnez et évidez votre pièce pour éviter des coûts de matière inutiles.
Réduire la quantité de matière est la première règle à suivre pour diminuer le prix d’une impression 3D. Le coût de votre pièce est directement lié au volume de matière nécessaire à sa réalisation. En allégeant correctement un fichier, le prix peut diminuer de moitié et rendre la fabrication additive concurrentielle.
3. Choisissez le bon matériau
Sélectionnez avec soin votre matériau d’impression 3D afin d’utiliser le matériau adéquat pour votre application. Les résistances mécaniques des pièces métalliques réalisées en fabrication additive sont meilleures que des pièces réalisées en fonderie.
Envie de vous lancer avec le support d’une équipe d’experts : PFT -SUNI vous accompagne dans votre projet : proto, optimisation, analyse financière et formation pour une fabrication additive au service des PME.
Limites actuelles à la fabrication additive série
Certains freins demeurent, notamment financiers et/ou liés à un manque de compétences, ce qui limite encore l’adoption de la fabrication additive série :
- Les matériaux d’impression 3D sont encore relativement onéreux
Mais avec l’essor du marché et une concurrence devenue mondiale, les machines d’impression 3D vont se perfectionner en termes de vitesse, de prix et de logiciels.
L’accompagnement proposé par PFT-SUNI sur votre projet comprend une étude économique et technique des matériaux d’impression possibles.
- Le manque de compétences formées freine l’adoption de la technologie
Le manque de main d’œuvre formée en interne, que ce soit en conception ou en production, freinerait encore une entreprise sur deux.
L’offre de formation se met en place, SUNI PFT vous propose des plans de formation sur mesure, tant pour la conception orientée que pour la production en impression 3D.
- Franchir le pas : tester sans investir ?
Avec la fabrication additive, les professionnels bénéficient d’une grande variété de matériaux disponibles et sont libérés des contraintes au niveau de la géométrie des pièces, ce qui facilite la production de tous types de pièces aux besoins en réponse de leurs clients.
Mais implémenter l’impression 3D au sein d’une organisation existante n’est pas toujours simple. Le coût des imprimantes 3D professionnelles est élevé.
Certains sous-traitants peuvent vous aider à fabriquer vos pièces en impression 3D, y compris à l’échelle industrielle. SUNI-pft vous accompagne pour trouver le sous-traitant le plus adapté à votre besoin.
Notre offre de service
1. Design, conception optimisée
Sur la base de votre cahier des charges, nous élaborons le design de votre pièce en respectant les best practices de la fabrication additive (FDM, SLM ou BMD), qui mettent en jeu les murs porteurs, les tolérances, renforts, trous, pions, ponts, angles d’impression.
2. Choix du matériau
Les choix de design sont influencés par le matériau utilisé. Nous vous aiderons à sélectionner le matériau le plus approprié, avec le meilleur arbitrage coût/performance sur l’échelle de temps correspondant à la durée de vie de la pièce. Notre service de veille nous donne accès à des projections d’évolution des coûts par matière.
3. Optimisation paramètre opératoire
Augmenter la température d’impression en FDM permet d’obtenir un matériau plus visqueux, plus liquide. Cette consistance plus fluide autorise des vitesses d’impression plus élevées. En revanche, les finitions seront meilleures avec un filament plus visqueux et une vitesse moins élevée. Nous vous aiderons à trouver le meilleur compromis entre vitesse d’exécution et qualité de finition.
Vous avez un projet en fabrication additive ?
