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DOSSIER SPECIAL : Le panorama des pionniers de la fabrication rapide (3/4)

Industrie et Technologies
Chez quelques pionniers l'utilisation de la fabrication rapide est déjà une réalité. Ils se recrutent dans des secteurs variés, du médical à l'aéronautique en passant par l'automobile. Le point sur leurs expéri

L'article de la semaine dernière a fait le point sur les obstacles techniques au développement de la fabrication rapide. Mais la principale barrière que rencontre cette technologie c'est le scepticisme, pour ne pas dire l'ignorance, des industriels. Pas de tous, heureusement, car il y a toujours des pionniers prêts à exploiter au plus tôt les avantages d'une nouvelle technologie..

Align Technology: un cas d'école

Le médical est ainsi un domaine précurseur. Align Technology a démontré par exemple, combien le RM est utile quand il s'agit de fabriquer le même produit, mais avec une forme légérement différente à chaque fois d'une forme. Autrement quand il s'agit de faire du sur mesure. L'objet en question : des appareils d'orthodontie

Sa démarche est un cas d'école, car ce fabricant californien est parti de la conception du produit. Invisalign, sa solution de correction de la dentition remplace les systèmes à fils métalliques par un dispositif plastique transparent. Dès lors, le processus qu'il a imaginé et qui englobe le PR, est simple et efficace. La prise d'empreinte réalisée par l'orthodontiste est transformée en fichier 3D par Align qui simule les différents modèles nécessaires pour chaque patient (soit entre 12 et 48 appareils différents en fonction de l'avancement du redressement des dents).

La fabrication des modèles s'effectue sur les 50 machines SLA 7000 de 3D Systems (environ 813 000 euros l'unité !), ces modèles servant à produire par pression l'appareil final. Les machines SLA ont été adaptées à l'application, pour doubler leur productivité.

Le développement réalisé par le Cirtes et Ravel Orthomedic de la solution de fabrication des prothèses d'orthopédie Orthostrato s'inscrit dans la même voie. L'utilisation du procédé de PR Stratoconception, envisagé dès la conception du produit, permet la fabrication rapide des prothèses et orthèses sur mesure.

Toujours dans le domaine médical, la société Therics a développé une machine, la TheriForm, qui produit directement des comprimés. Basée sur un procédé ' d'impression 3D ' mis au point au Massachusetts Institute of Technology (MIT), elle peut produire jusqu'à 60 000 comprimés par heure. La société américaine utilise également ce procédé pour la fabrication des implants destinés à remplacer des cartilages, des tendons ou des os.

Une autre entreprise américaine, Specific Surface, utilise le même procédé du MIT pour la fabrication rapide des filtres céramiques pour les applications industrielles et les moteurs diesel. Grâce à un processus original appelé CeraPrint, elle peut fabriquer économiquement des séries de 10 à 100 000 filtres.

D'autres exemples apparaissent dans d'autres domaines industriels.

Boeing Rocketdyne fabrique des pièces en nylon renforcé de verre pour les navettes et les stations spatiales. Le constructeur américain utilise le système de frittage de poudre de 3 D Systems (DTM) pour fabriquer des centaines de pièces pour la Station spatiale internationale et la navette spatiale. La société utilise aussi ces machines pour produire les pièces destinées aux avions militaires F-18.

A noter à ce propos l'annonce par 3D Systems de LaserForm ST-200, une nouvelle génération de matériau pour la technologie de frittage de poudres. Au delà de l'outillage prototype, le matériau LaserForm ST-200 est utilisé pour injecter des dizaines de milliers de pièces, même avec des matériaux particulièrement agressifs. Le nouveau matériau est à base de poudre d'acier inoxydable 420. Après frittage dans un système SLS, les pièces ou les empreintes seront infiltrées de bronze dans un four, pour leur apporter une densité maximale.

Une expérience probante de RM indirect

Retour aux applications avec la société CRP Technology, filiale du groupe italien Cevolini situé à Modène. Elle utilise le procédé de frittage de poudre CastForm PS de DTM pour produire directement des pièces automobiles en titane. Des éléments de suspension, des boîtes de vitesses, des éléments de direction, etc. qui sont utilisés par l'équipe italienne de Formule 1 Minardi.

Plusieurs fabricants de prothèses auditives évaluent actuellement l'utilisation de cette approche pour produire ces dispositifs sur mesure.

Enfin, le constructeur de machines de PR allemand EOS avait consacré une large partie de sa réunion Utilisateurs de mai 2001 aux applications de RM .

La société suédoise Sintoform exposait à cette occasion une expérience intéressante de RM indirect. Spectra Precision, une entreprise spécialisée dans la fabrication de dispositifs de contrôle laser, l'a chargée de réaliser les prototypes et une petite série d'un produit nouveau. Il s'agissait d'un dispositif original de contrôle d'un réflecteur de rayon laser et destiné à la surveillance des immeubles. Le dispositif comportait deux pièces complexes fabriquées par injection plastique qui supportent six prismes optiques. Les contraintes de fabrication étaient extrêmement rigoureuses : les deux pièces devaient s'imbriquer parfaitement, les prismes devaient être fixes et le réflecteur devait opérer avec un maximum de fiabilité dans un mileu difficile.

La fabrication d'un moule en acier par la démarche classique est très vite apparue comme trop onéreuse pour cette petite série. Sintoform produisit 20 prototypes par la coulée sous vide et a pu démontrer que pour faciliter le démoulage des pièces il fallait simplifier leur géométrie. Et que... le procédé de coulée sous vide était lui aussi trop cher pour fabriquer les 400 pièces demandées.

Les ingénieurs de Sintoform ont alors revu et corrigé la géométrie des pièces et ont réalisé l'empreinte du moule directement avec la poudre métallique DirectMetal 50-V2 sur la machine de fritage Eosint M 250 Xtended d'EOS. Comparée à la coulée sous vide, cette approche a réduit les coûts de l'ordre de 75%. Un succès qui se passe de commentaires...

EOS propose désormais non seulement la machine de PR mais une chaîne intégrée (avec chargement de poudre et déchargement des pièces finies automatiques) pour le frittage des pièces plastiques. Et la société innove aussi côté métal. En proposant des nouveaux matériaux comme l'alumide, un polyamide chargé d'aluminium. Ou le DirectMetal 20 et DirectSteel 20, des bronzes et des aciers dont la granularité est de 20 µm et qui ont permis la fabrication rapide des outillages pour certains article sportifs comme les balles de golf ou des éléments de scooters.

L'atout principal du système Eosint M a été dans le premier cas d'applications, une configuration plus rapide et meilleure des canaux de refroidissement et des trous de ventilation dans l'empreinte de moule. Ou, dans le cas du scooter, une qualité de surface qui a rendu superflue la finition.

Dans le domaine du design et de l'objet d'art, enfin, le procédé de stratoconception du Cirtes permet de réaliser des séries de plusieurs dizaines de pièces dans des bois et matériaux dérivés est utilisé par l'atelier nancéien A&D Design pour la fabrication de mobilier (sièges).

Sur ce nouveau créneau, une nouvelle entreprise, la société Strat'YM a même été créée en 2002 à Saint-Léonard (88), elle associe le savoir-faire de l'ébéniste au possibilité du procédé de stratoconception.

Mirel Scherer
avec Claude Barlier (directeur du Cirtes)

- Fin de la série la semaine prochaine avec ' les outils de fabrication rapide disponibles sur le marché ' et tous les liens utiles sur le sujet

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