Tirer le meilleur parti de la Fabrication additive signifie adopter une nouvelle approche de la conception. Chez Materialise, nous pensons que l’optimisation de la conception est un processus constant et essentiel. C’est particulièrement important lorsqu’un composant passe des techniques de fabrication traditionnelles à l’impression 3D, où les mêmes restrictions ne s’appliquent tout simplement pas. Dans le cas de ce préhenseur à aspiration, notre équipe d’Ingénierie a fait passer la conception par plusieurs étapes de l’évolution jusqu’à ce que nous obtenions un composant fabriqué par impression 3D qui coûte moins du tiers de l’original, pèse pratiquement un quart de son poids et ne nécessite pas d’assemblage. Tout cela en continuant d’utiliser le même matériel : l’aluminium.

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Du fraisage et de l’usinage…

L’image illustre un préhenseur à aspiration, avec des canaux d’air visibles sur la plaque avant. Lorsque ce projet est parvenu aux bureaux de l’équipe d’ingénierie de Materialise, le client avait déjà partiellement optimisé la pièce pour l’impression 3D. Tandis que la pièce originale était produite par fraisage puis par usinage — un processus long, laborieux et intensif — cette conception était destinée à l’impression 3D en aluminium. Une plaque d’acier, un tube et un bras de connexion étaient ensuite assemblés manuellement

Quel est le problème ? La conception était coûteuse, en raison de l’utilisation de matériaux lourds et de l’assemblage manuel nécessaire. L’objectif principal de notre équipe d’ingénierie était la réduction des coûts. Le deuxième objectif consistait à améliorer la durée de vie du préhenseur, car l’expérience du client a démontré qu’un mauvais positionnement de la pièce provoquait des dommages progressifs au fil du temps.

…à l’impression 3D métal

Pour la Fabrication additive, d’une manière générale, la complexité de la conception n’a pas d’influence sur les coûts. Le volume l’est, en raison de l’utilisation de matériel associée. Par conséquent, les ingénieurs de Materialise ont d’abord saisi l’occasion de remplacer l’espace solide du préhenseur par une version plus fine, nécessitant beaucoup moins de matériel. Pour réduire l’assemblage manuel nécessaire, l’équipe a intégré un tube de connexion dans la conception du préhenseur. Les tubes intégrés ne réduisaient pas seulement les coûts, mais ils permettaient également d’éliminer le risque de fuite.

Mais la pièce pouvait devenir encore plus légère et bon marché. Outre le volume, un autre facteur de coût majeur de l’impression 3D métal est la structure du support. Tout mauvais maintien pourrait déformer la pièce pendant ou après l’impression, en raison des fortes températures auxquelles la pièce est soumise lors de l’impression 3D, mais les supports sont réalisés avec des matériaux coûteux qui font augmenter les coûts. Par conséquent, après les deux itérations de conception suivantes, les ingénieurs de Materialise ont opté pour une conception en forme d’entonnoir et une orientation en plate-forme qui diminuait considérablement les structures du support nécessaires : le préhenseur d’aspiration en aluminium ne pesait donc que 60 g, contre 237 g pour l’original.

Et ces 60 g incluent un nouveau bras de connexion, intégré dans la pièce unique, qui élimine la nécessité d’un assemblage manuel. Mieux encore, cela permet un bon positionnement de la pièce, en éliminant toute possibilité d’erreur humaine, contribuant ainsi à accroître la durée de vie du préhenseur.

« Grâce à la réduction du volume et à la fonctionnalité intégrée, nous avons réussi à réduire de 70 % les coûts, sans avoir besoin de procéder à un assemblage. Grâce à une conception bien pensée et aux travaux d’ingénierie, nous avons pu offrir au client un préhenseur à aspiration plus performant et plus rapide à fabriquer, à un prix nettement moins élevé. »
Mathieu Cornelis, gestionnaire de compte chez Materialise

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