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DOSSIER SPECIAL Fabrication rapide : le panorama de l'offre (4/4)

Industrie et Technologies
Plus de vingt procédés d'outillage ou de fabrication rapide sont actuellement disponibles sur le marché. Le leader incontesté, 3D Systems, fait face à une concurrence de plus en plus vive, de la part de nouveaux venus notamment. C

Qui propose quoi ? Comment faire son choix parmi les différentes solutions de fabrication directe ? Des études existent. Mais elles ne prennent malheureusement  en compte que les solutions d'outillage rapide ce qui, finalement, n'est pas très grave puisque... la plupart des fournisseurs de ces systèmes peuvent assurer la fabrication rapide.

Ainsi, l'étude Wohlers Report 2 002 réalisée par le cabinet de Terry Wohlers inventorie plus de 20 méthodes pour fabriquer rapidement un outillage (voir tableau ci-dessous)

Les unes (comme le procédé Keltool de 3D Systems) mettent en œuvre une démarche indirecte (on réalise d'abord un modèle qui est ensuite utilisé pour fabriquer le moule), les autres (comme celles d'EOS, d'Extrude Hone, d'Optomec ou de 3D Systems) permettent la fabrication directe de l'empreinte métallique.

D'autres utilisent une méthode originale, comme le procédé Stratoconception du Cirtes qui fabrique des moules directement par usinage des couches et leur assemblage. Néanmoins, tous ces fournisseurs proposent aussi des moyens pour la fabrication directe de la bonne pièce, unitaire ou en petite série.

Electro Optical Systems (EOS), fabricant de systèmes de frittage laser de polymère, de métal et de sable préfère qualifier les possibilités de fabrication rapide de ses systèmes par la formule 'Fabrication Directe', comme le note André Surel, directeur d'EOS France:  'En effet ce qui prime pour nous c'est le passage direct de la conception, et donc la définition numérique tridimensionnelle, à la réalisation des pièces.'

Outre le développement de la productivité de ses systèmes de frittage, EOS s'est penché sur la question de l'optimisation de l'environnement des systèmes EOSINT P. Le développement de l'ensemble IPCM (Integrated Process Chain Management), permet la gestion du flux de poudre aux différentes étapes du processus : depuis l'alimentation automatique des machines en passant par la station de déballage des fabrications, le mélange avec la poudre neuve....Cette solution octroie aux systèmes une productivité encore supérieure avec une très plus large autonomie.

La fonderie à cire perdue peut aussi se satisfaire d'une petite série de modèles sacrifiés en Polystyrène pour éviter la fabrication ou la modification d'un moule pour la coulée des cires.

L'EOSINT M250 Xtented est désormais souvent utilisée pour la production de pièces métalliques qui nécessiteraient normalement soit un outillage soit un usinage complexe.

En outre, la société EOS développe actuellement en collaboration avec Trumpf une machine qui utilisera son système de pilotage de process ainsi qu'un nouveau laser Yag mis au point par le spécialiste du travail de la tôle. Le premier équipement prototype sera testé cette année dans l'usine Trumpf de Ditzingen ainsi que chez certains utilisateurs.

La machine mettra en œuvre le procédé de fusion laser de métal développé par l'institut Fraunhofer pour la technologie laser d'Aix-la-Chapelle qui participera aux travaux de développements. Des pièces métalliques (en acier, titane, acier inoxydable, d'autres métaux étant en investigation actuellement) complexes ont été déjà réalisées avec des outillages fabriqués grâce à cette méthode.

3D Systems, dont la stratégie est quelque peu déconcertante car certains équipements et procédés qu'il propose se cannibalisent (exemple : sa nouvelle imprimante 3D Invision menace la Viper), annonce aussi pour cette année la possibilité de fritter des pièces en aluminium. Ce qui ouvre des champs presque infinis pour les concepteurs des nouvelles pièces (côté complexité géométrique bien sûr). Tout en apportant des réelles économies (outillages de fonderie, process, etc.) par rapport à la fabrication en fonderie aluminium classique.

La société américaine montrait d'ailleurs à Euromold 2002 les premières pièces en aluminium réalisées par frittage sur sa machine Vanguard. Elle teste aussi l'utilisation des poudres d'acier très durs et annonce, côté frittage plastique, la disponibilité prochaine d'un polyamide résistant aux flammes qui servira à la fabrication rapide de certaines pièces aéronautiques comme les conduites d'air fabriqués d'habitude par rotomoulage. Les machines de 3D Systems sont d'ailleurs déjà utilisées comme on l'a vu pour la fabrication rapide des prothèses auditives et dentaires ou celle des connecteurs électroniques.

Selon Terry Wohlers, d'autres fournisseurs attaquent avec succès le domaine de la fabrication directe des outillages métalliques, comme la société suédoise Arcam (procédé Electron beam melting qui construit la pièce strate par strate grâce à la fusion par bombardement d'électrons dans une chambre vide d'une poudre d'acier).

La société dévoilait en France au salon Micad 2003 une nouvelle machine (présentée aussi à Euromold 2002) : la EBM S-12 coûte environ 450 000 euros et fabrique directement à partir d'un modèle CAO des pièces métalliques qui doivent présenter une résistance mécanique et thermique importante. La finition de ces pièces peut être assurée si nécessaire par les méthodes d'usinage classiques : fraisage à grande vitesse, électroérosion, tournage, rectification... La capacité de fabrication de la machine est de 200 x 200 x 160 mm avec une précision de +/- 0,4 mm. Sa vitesse de travail est de 0,3 à 0,5 m/s et l'épaisseur des couches de 0,05 à 0,2 mm en fonction du matériaux.

Autre procédé de fabrication rapide ou d'outillage rapide : celui mis en œuvre par Ford et baptisé Sprayform. Ce procédé est basé sur la pulvérisation d'une poudre d'acier sur un modèle céramique et sert à la fabrication des outillages pour l'estampage des pièces cachées sur l'automobile; les gain en temps et en coût varient selon les ingénieurs de Ford de 30 à 50%). RSP Tooling proposé aussi un système de pulvérisation de poudre métallique sur un modèle céramique.

MCP dévoilait à Euromold 2002 une machine de frittage de poudre métallique, la Realizer, dont le principal atout c'est la grande pureté des pièces. La qualité de surface des pièces réalisées avec ce système nécessite cependant un important travail de finition. Preuve qu'il reste encore du pain sur la planche des ingénieurs... Les caractéristiques techniques de cette machine sont les suivantes : vitesse de fabrication (acier/heure) : 5 cm3; l'épaisseur minimum des couches construites : 50 µm; volume maximum du réservoir à poudre : 120 kg (acier); volume de travail : 250 x 250 x 240 mm; puissance laser : 100 W;

Enfin, les imprimantes 3D font de progrès notables et deviennent des équipements intéressants pour la fabrication rapide.

Le marché des imprimantes 3D a été ainsi bouleversé il y a deux ans par l'arrivé d'un nouvel acteur : le constructeur israélien Objet Geometries dont les machines Quadra et Quadra Tempo fonctionnent sur le principe du jet d'encre mais, grande nouveauté, en utilisant un polymère. Elles peuvent fabriquer des produits dont la précision se rapproche de celle de produits finis et concurrencent les équipements de stéréolithographie. Signe du succès, Adidas a décidé d'équiper tous ses bureaux d'études en Asie avec cette machine.

3D Systems a bien senti le danger et vient de dévoiler à Euromold un prototype, Invision, qui fonctionne sur le même principe. Seuls handicaps : le premier constructeur mondial de machines de PR a deux ans de retard par rapport à Objet.

 D'autres équipements s'inscrivent dans la même voie comme le Perfactory  d' Envisiontec (pour Personal factory ou usine personnelle)qui utilise un masque et une lampe à ultraviolets pour photopolymériser une résine. Ce sont comme son nom l'indique, des petites unités de production qui peuvent s'installer n'importe où pour produire des pièces très précises.

Mirel Scherer

 

Les principaux fournisseurs de systèmes d'outillage rapide ou/et fabrication rapide

Fournisseur / procédé (D: direct; I: indirect)

 Temps de cycle (en jours pour réaliser une pièce de 125x125x125 mm) / type d'application

Site Internet 
 Arcam/EBM (D)

 1 à 2 /injection plastique
 et fonderie

 www.arcam.com
 3D Systems/Keltool (I) 7 à 10/injection plastique
et fonderie
 www.3dsystems.com
 3D Systems/SLS (D) 2 à 4/injection plastique, fonderie, moulage de verre, fabrication directe de pièces métalliques ou plastiques www.3dsystems.com
 Cirtes/Stratoconception (D) 1/fonderie, fabrication directe d'empreintes métalliques
 www.cirtes.fr
 EOS/DMLS (D)

 1 à 2/injection plastique, fonderie, fabrication directe de pièces métalliques ou plastiques www.eos-gmbh.de
 Extrude Hone/ProMetal (D)

 1 à 2/ injection plastique, fonderie, forgeage www.extrudehone.com
 Ford/Sprayform (I)
 < une semaine/injection plastique et emboutissage 
 MCP/Realiser SLS (D)
 5 cm3 d'acier par heure/injection plastique, fonderie, forgeage, estampage
 www.mcp-group.de
 Optomec/LENS (D)
 >5/injection plastique
 www.optomec.com
POM/DMD (D)
 3 à 5/injection plastique, fonderie, forgeage, estampagewww.pomgroup.com
 
RSP Tooling/RSP Tooling (I)

<10 minutes pour la pulvérisation et 2 heures de cycle/toutes applications www.rsptooling.com

Source Wohlers Associates

 

Pour lire les trois premiers articles de la série

- Article 1 : Les formidables promesses de la fabrication rapide : http://www.it-hebdo.com/Xj5Thbv/article.cfm?id=1038&numpar=261&rub=R&D
- Article 2 : Des obstacles sur la route de la fabrication rapide : http://www.it-hebdo.com/Xj5Thbv/article.cfm?id=1039&numpar=262&rub=R&D
- Article 3 : Le panorama des pionniers de la fabrication rapide http://www.it-hebdo.com/Xj5Thbv/article.cfm?id=1057&numpar=266&rub=R&D

 

Pour en savoir plus

BIBLIOGRAPHIE
Textes de conférences qui ont abordé le sujet de la fabrication rapide en 2000 et 2001.
- Conférences uRapid 2001, contact : Dr. Rudolf Meyer, Insitut Fraunhofer, tél : + 49-39 14 09 05 10, e-mail : meyer@iff.fhg.de, www.iff.fhg.de
- Assises du PR, contact : prof.Alain Bernard, Afpr, tél : 0141171145
- Rapid Prototyping & Manufacturing, contact : Michelle LeGrand, SME, tél : 0018007334763, www.sme.org

Revues :
- Industries et Techniques, septembre 2 001, www.industries-techniques.com
- Time-Compression Technologies, avril 2 001, www.time-compression.com

Ouvrage :
- Conception en mécanique industrielle, les référentiels Dunod


SITES INTERNET
Outre les sites des entreprises figurant dans le tableau ci dessus, on trouvera des informations sur les sites suivants:
- Cabinet Wohlers Associates : www.wohlersassociates.com
- DSM Somos :www.dsmsomos.com
- Envisiontec : www.envisiontec.de

 

 

 

 

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