Adopter la production en série dans la fabrication additive

Par Rachael Pasini | 30 mai 2023

L’évolution de la production de prototypes et de petites séries à la production en série de pièces en plastique et en métal dans la fabrication additive augmente l’utilisation efficace des équipements d’impression 3D, fournit un environnement de travail sûr et crée un flux de production optimal. Cependant, la production en série efficace nécessite une automatisation intelligente et une mise en réseau capable d’intégrer parfaitement les longs temps de production des composants dans l’impression 3D avec des étapes plus courtes en amont et en aval.

Par Oliver Elbert, responsable de la fabrication additive • Grenzebach Group

La fabrication additive (FA), ou impression 3D, est la fabrication d’un objet tridimensionnel à partir d’un modèle CAO ou d’un modèle 3D numérique. Cela peut être fait dans une variété de processus dans lesquels le matériau est déposé, assemblé ou solidifié sous contrôle informatique avec du matériau ajouté ensemble (tels que des plastiques, des liquides ou des grains de poudre), généralement couche par couche.

Il y a trente-cinq ans, les techniques d’impression 3D étaient considérées comme adaptées uniquement à la production de prototypes fonctionnels ou esthétiques. Au cours des dernières années, cependant, la précision, la répétabilité et la gamme de matériaux de la fabrication additive ont augmenté au point qu’elle est maintenant une technologie de production industrielle viable.

Parce que la fabrication additive est un processus d’assemblage de matériaux, par lequel un produit peut être fabriqué directement à partir de son modèle 3D, généralement couche après couche, il offre des avantages considérables par rapport aux technologies de fabrication traditionnelles telles que l’usinage CNC ou le moulage. Les procédés de fabrication additive ont la capacité unique de permettre la fabrication de pièces avec une forme complexe ainsi qu’une distribution de matériaux complexe, et élargit considérablement la liberté de conception pour les concepteurs.

Le défi de la fabrication additive réside dans le long temps de production requis pour chaque article de l’imprimante 3D, alors que les étapes de production en amont et en aval ont des délais de production nettement plus courts. Cela entraîne des inefficacités considérables dans l’ensemble du processus de fabrication additive.

La solution est la production en série, avec une automatisation intelligente et une intégration réseau de tous les processus en amont et en aval dans le cycle d’impression 3D. Les utilisateurs bénéficient de processus automatisés, tout en assurant un flux de matériaux optimal entre les appareils individuels tels que les imprimantes, les systèmes de dépoudrage et de finition. En plus d’accroître l’utilisation efficace de l’équipement d’impression 3D, la production automatisée offre un environnement de travail sûr pour les travailleurs.

Amélioration de l’efficacité. L’automatisation met en réseau intelligemment et de manière fiable les étapes de processus avec différents temps de traitement. Les systèmes d’impression 3D, de prétraitement et de post-traitement sont synchronisés mécaniquement, électroniquement et numériquement, ce qui permet d’utiliser de manière optimale les machines avec un rendement maximal.

Réduction du coût par pièce. La mise en réseau intelligente des différentes étapes de travail permet une utilisation maximale de tous les systèmes. Cela permet une production avec des coûts par pièce inférieurs.

Santé et sécurité au travail. Lors du post-traitement des composants imprimés en 3D, il peut y avoir des risques pour la santé dus à la poussière fine et aux nanoparticules. Les solutions d’automatisation conçues de manière optimale sont conformes aux réglementations en matière de santé et de sécurité au travail et réduisent les risques pour les travailleurs.

Les multiples étapes du processus de durée variable rendent la fabrication additive complexe. Chaque fabricant a des exigences spécifiques pour le type de matériau utilisé pour l’impression 3D, les procédures de prétraitement et de post-traitement. Pour préparer une séquence de fonctions d’impression 3D pour une production en série rationalisée, il faut aborder les composants d’automatisation pour chaque processus.

Voici une ventilation des solutions de systèmes automatisés qui prennent en charge la synchronisation intelligente de la production en série pour la fabrication additive. Ces systèmes couvrent le chargement et le déchargement, la fabrication additive, le dépoudrage et le post-traitement :

La fabrication additive ouvre de nouvelles perspectives pour de nombreuses industries, mais les industries automobile et aérospatiale ont été les premières à adopter cette technologie d’une importance cruciale. Pour la production de composants, ces industries capitalisent de plus en plus sur les possibilités de la fabrication additive.

Les véhicules et les avions peuvent être conçus avec moins de composants, mais avec des fonctionnalités améliorées et un poids total inférieur. L’automatisation et la mise en réseau intelligentes sont nécessaires pour une production en série sûre et efficace de composants par impression 3D.

En particulier, la synchronisation des étapes de production et du transport entre les cellules de fabrication, comme démontré dans la production en série, est extrêmement importante. Une bonne utilisation de la capacité est essentielle. Ce n’est qu’ainsi que l’équipement peut être utilisé de manière optimale avec de longs temps de production d’un travail de construction dans l’imprimante et des temps de traitement nettement plus courts des étapes de production en amont et en aval.

Parce que de nombreux facteurs peuvent avoir un impact sur les processus de fabrication additive, il est important pour les fabricants de consulter un expert expérimenté en automatisation de l’impression 3D qui connaît les spécificités et les priorités influençant la production en série par rapport à leur application. Ceci est nécessaire pour l’analyse des exigences et le développement optimal du concept, afin d’assurer une intégration harmonieuse dans l’environnement de production, y compris l’intégration des machines existantes dans la chaîne de processus. Les experts en automatisation aident les fabricants à développer des solutions pour faciliter l’obtention du débit de production souhaité et le contrôle des processus, tout en assurant une utilisation maximale efficace des équipements d’impression 3D.

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