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Production de masse et impression 3D : où en sommes-nous ?

Publié le 18 novembre 2020 par Mélanie R.
Production de masse et impression 3D

La fabrication additive est désormais largement utilisée dans la production de pièces finies, une tendance confirmée par la dernière étude « The State of 3D printing » de Sculpteo qui montrait que plus de 50% des entreprises interrogées avaient recours aux technologies 3D non pas pour du prototypage mais pour de la production finale. Mais qu’en est-il du nombre de pièces qui sont justement imprimées en 3D pour une seule et même série ? La fabrication additive n’est généralement pas la méthode de production privilégiée quand il s’agit de réaliser de la même pièce dans de très gros volumes car les délais ne sont plus aussi courts que des méthodes classiques et les coûts ne sont plus aussi bas. Les industriels auront tendance à privilégier l’injection car elle est plus rapide. Et pourtant, de plus en plus de fabricants commencent à se pencher sérieusement sur cette question de vitesse afin d’aller vers la production de masse. Comment utiliser l’impression 3D pour fabriquer la même pièce standardisée en quantités astronomiques ? On vous présente aujourd’hui quelques exemples qui combinent production de masse et impression 3D, affichant clairement le potentiel de cette technologie industrielle. Elles sont classées par ordre alphabétique.

Adidas et Carbon : des chaussures par milliers

En avril 2017, le célèbre équipementier Adidas annonçait un partenariat de taille avec le fabricant Carbon. Et pour cause, ils lançaient la production de 100 000 paires de FutureCraft 4D, des chaussures intégrant des semelles intermédiaires imprimées en 3D ! En utilisant la technologie Digital Light Synthesis (DSL) de l’entreprise américaine, Adidas serait capable d’imprimer une semelle en 19 minutes seulement. Celle-ci apporterait davantage de confort et de flexibilité à son porteur. Si la fabrication additive a été privilégiée pour réaliser autant de chaussures, c’est parce qu’elle permet notamment d’obtenir cette structure lattice qui vient réduire le poids total de la chaussure et répond précisément aux mouvements de chaque athlète, lui offrant ainsi un meilleur amortissement et une très bonne stabilité.

Les FutureCraft 4D comportent une semelle intermédiaire imprimée en 3D

Align Technology : production de masse, impression 3D et personnalisation

L’entreprise américaine Align Technology est spécialisée dans l’impression 3D de solutions orthodontiques, connue notamment pour avoir développé Invisalign, des gouttières sur-mesure. Elle a recours à la fabrication additive, et plus particulièrement à des machines SLA de 3D Systems, pour concevoir le moule de la gouttière qui sera ensuite thermoformé avant d’être utilisé par le patient final. Chaque dispositif est bien entendu créé sur-mesure, adapté à l’anatomie de son porteur. Les fameux Invisalign sont donc un parfait exemple combinant personnalisation, production de masse et impression 3D : Align Technology imprimerait aujourd’hui plus de 320 000 pièces par jour ! Aujourd’hui, plus 9 millions de personnes utiliseraient ces gouttières transparentes.

Align Technology imprime en 3D des milliers de gouttières par jour

Chanel et ses brosses de mascara imprimées en 3D

En 2018, la brosse du mascara Volume Révolution de Chanel a été développée en collaboration avec Erpro 3D Factory, une startup fondée par le groupe Erpro et spécialisée dans la production de masse par impression 3D. La marque de luxe française s’était intéressée aux technologies d’impression 3D il y a une vingtaine d’années, et avait d’ailleurs déposé un brevet pour ce mascara imprimé en 3D en 2007 ! Elle a décidé de s’associer à Erpro Group pour créer ce design à l’échelle industrielle. Erpro 3D Factory explique qu’il a imprimé en 3D 17 millions de pièces depuis 2017, et qu’il dispose de 15 machines qui peuvent fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. Ce sont ces machines qui produisent chaque semaine 250 000 brosses de mascara Chanel grâce à la technologie SLS. Suite au Volume Révolution, Chanel a décidé de franchir une étape supplémentaire en produisant E.Y.E, une nouvelle gamme de mascaras imprimés en 3D qui comprend 10 brosses exclusives. La fabrication additive a permis aux concepteurs de contourner le processus traditionnel de création de moules, qui est long et coûteux. Elle a également permis de peaufiner le design de la brosse grâce à plus de 100 prototypes. Chanel affirme que la conception unique de la brosse n’aurait pas été possible avec une fabrication conventionnelle.

Plus de 250 000 brosses de mascara sont imprimées par semaine

Formlabs et la production de masse d’écouvillons grâce à l’impression

Au début de la pandémie actuelle, de multiples sociétés d’impression 3D ont mis leur matériel et savoir-faire au service du secteur médical. Aux États-Unis par exemple, le fabricant Formlabs s’est concentré sur l’impression 3D d’écouvillons pour tester les patients. Le dispositif qu’ils ont développé a pu être imprimé en une seule pièce en utilisant les matériaux biocompatibles et autoclavables du fabricant. Capable de produire un million d’écouvillons par semaine avec ses imprimantes 3D, l’entreprise a pu répondre au besoin urgent du pays. Formlabs a expliqué qu’elle avait mis en service 250 de ses machines SLA pendant le pic de production. « Nous avons reçu une notification de la FDA indiquant qu’il s’agirait d’un produit exempté de classe 1, à condition qu’il soit fabriqué dans une installation contrôlée ISO 135« , ajoute David Lakatos, chef de produit chez Formlabs. Cela a permis une livraison encore plus rapide sur le marché. Vous pouvez trouver plus d’informations sur ce projet dans la vidéo suivante :

GE Additive et Safran fabriquent des injecteurs

En collaboration avec Safran Aircraft Engines, un fournisseur mondial de moteurs d’avion, GE a pu utiliser la fabrication additive pour produire plus de 30 000 injecteurs de carburant pour le moteur LEAP (Leading Edge Aviation Propulsion) destiné aux avions de ligne à fuselage étroit. Ils ont utilisé l’usine d’imprimantes 3D de GE Aviation à Auburn, en Alabama. Aujourd’hui, l’usine dispose de plus de 40 imprimantes 3D métal, fonctionnant à partir de poudre de titane. Au total, le poids des buses a été réduit de 25 % grâce à une diminution du nombre de composants – de 20 à un seul uniquement. Le fabricant affirme qu’il voulait démontrer le rôle et le fonctionnement de la fabrication additive dans la production de masse pour son entreprise. Pour elle, c’est l’un des exemples les plus reconnaissables de la manière de rationaliser la production, de réduire les coûts et de raccourcir les délais.

Les injecteurs ont été imprimés en 3D sur des machines Concept Laser

 

Photocentric et ses valves imprimées en 3D pour lutter contre la pandémie

La société britannique Photocentric est spécialisée dans les polymères plastiques et, plus particulièrement, dans la technologie de la stéréolithographie. A la mi-mars, le fabricant s’est lancé dans la production en série de valves compatibles avec les appareils respiratoires. Son but était bien entendu de lutter contre la crise sanitaire et aider les patients hospitalisés. Ainsi, elle a utilisé trois imprimantes 3D résine : la Magna, la Titan et la Maximus qui, en une nuit, ont imprimé plus de 600 valves. L’équipe de Photocentric a déclaré qu’elle pouvait produire plus de 40 000 valves par semaine en utilisant ses imprimantes 3D Liquid Crystal. Pour ce faire, elles devraient travailler 24 heures sur 24, 5 jours par semaine. Un nombre qui reste toutefois très élevé ! Cet exemple montre comment la fabrication additive a réussi à être réactive et à apporter une solution à un problème existant, alors qu’avec les méthodes traditionnelles, cela aurait été impensable.

impression 3D et production de masse

Photocentric a misé sur l’impression pour une production de masse de valves

Rehook, un outil pour remettre la chaîne sur votre vélo

Remettre sa chaîne de vélo après avoir déraillé est souvent salissant voire compliqué. C’est pourquoi l’entreprise Rehook a imaginé un concept simple : un crochet pour maintenir facilement la fameuse chaîne. Il permet de retenir la tension de la chaîne, de sorte que vous pouvez la tirer sur votre vélo d’une seule main, sans entrer en contact direct avec elle. Le développement de l’outil comprenait diverses imprimantes 3D. Une machine MakerBot a été utilisée pour concevoir les prototypes, rapidement et à moindre coût. Après quelques ajustements et améliorations, la conception a été finalisée, et différentes technologies d’impression 3D ainsi que des matériaux de fabrication ont été testés. Le procédé SLS s’est avéré être le procédé le plus approprié pour la fabrication de l’outil. La société s’est tournée vers 3D Print Direct qui ont pu produire 400 unités par mois, ce qui était suffisant pour lancer un essai pilote. Plusieurs milliers de crochets ont maintenant été vendus et on peut le trouver sur tous les sites européens d’Amazon. Pour répondre à la demande croissante, l’entreprise a décidé de passer au moulage par injection. Toutefois, on peut dire que sans l’impression 3D, ce succès n’aurait pas été possible car l’entreprise disposait d’un très petit budget et le développement à l’aide de méthodes de fabrication traditionnelles aurait été tout simplement trop coûteux.

VormVrij 3D et la production de masse de gobelets par impression 3D

En 2017, Studio Unfold voulait rester les capacités des imprimantes 3D du fabricant néerlandais VormVrij 3D ; il lui a donc commandé 400 petites tasses en argile, à réaliser en 14 jours. Pour y parvenir, plusieurs paramètres devaient être prise en compte. Yao vd Heerik, CEO de VormVrij3D, explique : « Pour la production de masse, nous avons dû optimiser l’impression. Le design de cette tasse spéciale est un peu crénelé avec des angles vifs. Cela ne permettrait pas d’atteindre des vitesses d’impression maximales, car les changements de direction à ces endroits pouvaient faire vibrer l’objet lors son impression. » Au final, les gobelets en argile ont été imprimés avec une hauteur de couche moyenne de 1 mm, une épaisseur de paroi stable de 3 mm et des vitesses d’impression comprises entre 10 et 40 mm par seconde, par rangées de cinq en un peu plus d’une heure. Pour augmenter encore plus le volume de production, quatre imprimantes ont été utilisées simultanément. Après l’impression, les tasses en argile ont dû être retravaillées, y compris l’émaillage. Ensuite, les tasses ont été emballées et expédiées par Studio Unfold. En raison du résultat satisfaisant, VormVrij 3D a reçu des commandes de suivi de la part de Studio Unfold, de sorte qu’un total de 1 200 tasses en argile ont été imprimées en 3D en six semaines.

impression 3D et production de masse

Les tasses en argile imprimées en 3D

Selon vous, l’impression 3D permet-elle une production de masse ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !

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