Intégrer l'impression 3D à l'atelier d'usinage : les enseignements de A&M Tool
En production, la réussite est toujours liée à la rapidité. Dans un contexte où les technologies évoluent constamment, les fabricants et les ateliers d'usinage ont l'opportunité d'acquérir de nouveaux outils pour augmenter leur productivité, mais ils sont confrontés au choix de la technologie qui leur permettra de se moderniser progressivement de façon fiable et rentable.
Voilà 65 ans que A&M Tool and Design suit l'évolution des normes de précision et d'efficacité. Cette entreprise familiale a démarré en 1948, en tant qu'atelier d'usinage de précision. Cette appellation tient toujours aujourd'hui, mais sa forme a bien évidemment évolué. À côté de fraiseuses CNC Bridgeport conduites par des opérateurs hautement qualifiés, on trouve des colonnes huit faces pour un système Mazak PALLETECH qui fonctionne seul 24h sur 24 et 7 jours sur 7.
L'atelier s'est modernisé au cours du temps. Il s'est équipé de nouvelles machines en plus des machines traditionnelles à la fiabilité éprouvée, et a actualisé ses solutions pour produire des pièces et des appareils sur mesure pour l'aérospatiale, l'optique et la robotique. Boston Dynamics, LinkNYC, NASA, Goodrich et Corning font partie de leurs clients.
En plus de l'équipement d'automatisation de la fabrication à grande échelle PALLETECH, l'atelier a acquis l'année dernière une imprimante 3D stéréolithographique (SLA) de bureau pour exécuter rapidement certains projets et venir en soutien de l'équipe d'ingénierie en sous-effectif. Depuis, l'entreprise a fait évoluer les applications d'impression 3D du prototypage à la fabrication d'outillage de production et de pièces finales pour des machines sur mesure.
« L'impression 3D est devenue un élément inestimable de notre boite à outils », constate Guido Jacques, vice-president des opérations à A&M. « C'est un peu un cliché, mais cela nous a réellement permis à tous de penser autrement. »
L'atelier d'usinage de A&M Tool and Design utilisent une large gamme de technologies, de la fraiseuse CNC Bridgeport à une imprimante 3D SLA de bureau.
Capacité de production industrielle augmentée grâce à l'impression 3D
A&M Tool s'est équipé d'une imprimante 3D de bureau Formlabs il y a moins d'un an, pour réaliser rapidement des processus de prototypage et augmenter leur capacité de production en interne de pièces à des coûts abordables.
L'impression 3D s'est révélée à la fois rentable et précise pour réaliser des prototypes qui autrement auraient nécessité des processus de travail ou des procédés lourds en main œuvre. Ryan Little, ingénieur mécanicien chez A&M Tool, a cherché quelle imprimante 3D conviendrait le mieux à leurs besoins, et il a choisi une imprimante Formlabs.
« L'un de nos critères dans cette recherche d'une imprimante 3D était qu'elle soit suffisamment autonome et que son fonctionnement demande peu de formation », explique Little. « Nous pouvons utiliser l'une des machines CNC qui sont en bas, mais elles sont rarement disponibles, et programmer une machine CNC pour une tâche sophistiquée en Mastercam ou juste essayer de la réaliser sur le contrôleur peut prendre des heures. Lancer une tâche sur le logiciel PreForm de Formlabs prend 10 minutes et c'est vraiment facile. »
Changer l'outillage et paramétrer de machines CNC peut prendre des heures, alors que préparer une tâche pour l'impression 3D prend moins de 10 minutes.
Optimisation du prototypage d'outillage, réduction des boucles de retour sur conception
Little et son équipe cherchent en permanence à trouver des opportunités d'utiliser des pièces en plastique, fabriquées rentablement par impression 3D, pour améliorer les projets et les processus de travail. L'atelier a fini par compter sur l'imprimante non seulement pour remédier à des erreurs et raccourcir les durées de prototypage de pré-production ou encore réaliser des outils de production, mais aussi pour fabriquer des pièces finales pour des réparations rapides.
Dans de nombreux cas, c'est une décision liée aux matériaux : cette pièce doit-elle être en métal ? Un matériau à base de polymère peut-il remplacer le métal ?
« Nos ingénieurs peuvent faire énormément de choses sur un tour. Nous pouvons réaliser un arbre avec un diamètre très particulier en 20 minutes et ce sera extrêmement précis. Mais si c'est un objet qui demande à l'opérateur cinq heures de programmation et 10 heures de fabrication, nous pouvons choisir l'impression 3D plutôt que l'usinage », constate Little. « Cela arrive aussi dans le domaine de l'usinage, lorsque vous pouvez fabriquer cette pièce en aluminium. Elle n'a pas besoin d'être en titane. »
L'équipe de A&M Tool utilise régulièrement l'imprimante 3D Form 2 pour produire des pièces pour le prototypage, l'outillage, etc.
Accélération du prototypage
En prototypage, l'atelier a commencé à utiliser l'impression 3D pour les essais fonctionnels et d'ajustement. Grâce à l'impression 3D, Little et l'équipe ont fabriqué des pièces plus rapidement, toute la journée, et, en paramétrant des impressions pour la nuit, pouvaient utiliser les pièces le jour suivant. L'impression est particulièrement utile pour des formes coûteuses et longues à usiner sur une machine CNC.
« L'imprimante est presque comme un outil auxiliaire de la CAO », fait remarquer Little. « Nous faisons des tonnes de prototypes pour différent types d'outillage. Si nous n'avions pas la Form 2, beaucoup d'entre eux resteraient à l'état de modèles CAO avant que nous soyons prêts à usiner, et il y aurait toujours quelque chose qui ne serait jamais fabriqué ou conçu parce que ce ne serait pas pratique. »
De nombreuses pièces produites par A&M ont des applications qui supposent une fatigue ou doivent supporter des charges. Little utilise souvent Tough Resin pour fabriquer des prototypes robustes et fonctionnels de pièces et d'assemblages qui seront soumis à de brèves contraintes et déformations. Pour en savoir plus sur les résines techniques Formlabs, demandez un échantillon gratuit pour vous rendre compte par vous-même de leur qualité.
Il faut du temps et des compétences pour programmer les machines CNC. S'il n'est pas nécessaire que la pièce soit en métal, l'impression 3D peut être pratique pour fabriquer des prototypes et des outils de production, bien plus vite et à moindre coût.
Améliorer la communication
Les ingénieurs à A&M utilisent également l'impression 3D pour aider à communiquer avec les opérateurs de machine et les soudeurs, en transformant un dessin complexe en un objet réel. De plus en plus, les opérateurs de machine eux-mêmes réclament des modèles.
« Parfois, nous nous rendons compte sur la pièce finie qu'un alésage a été foré dans le mauvais sens, ou qu'un élément n'avait pas à être de ce côté, et il ne vous est plus possible d'y remédier. Quand cela arrive, la pièce est presque terminée et il faut tout refaire », explique Little.
« Nous avons des opérateurs expérimentés qui peuvent interpréter des dessins techniques avec tant de légendes que vous n'y voyez pratiquement plus ce qu'il s'y passe, mais même eux devront demander des clarifications, surtout dans des cas de géométries complexes comme des contre-dépouilles. Maintenant, avec un assemblage ou un fichier Solidworks, nous pouvons faire un modèle de la pièce à l'échelle et leur donner, ce qu'ils apprécient beaucoup. Tout l'atelier maintenant compte vraiment dessus. »
Gabarits et fixations en interne et pièces finales imprimés en 3D
Pour aller plus loin que le prototypage, A&M a commencé à élargir l'usage de l'impression 3D pour produire des pièces fonctionnelles comme des fixations et même plusieurs pièces finales, notamment un bouton pour un appareil sur mesure, un anneau de couplage pour une réparation temporaire pour l'une de leurs grandes machines de polissage de lentilles.
Lorsqu'il s'est rendu compte qu'un anneau de couplage pour une polisseuse de lentilles, livré deux jours avant une présentation importante à un salon, n'était pas de la bonne dimension, Little a imprimé une pièce en Durable Resin pour le remplacer rapidement. L'anneau imprimé a été utilisé pour entrainer un moteur de deux chevaux sur une ponceuse.
Lorsqu'il s'est rendu compte qu'un anneau de couplage pour une polisseuse de lentilles optiques livré n'était pas de la bonne dimension, Little a imprimé une pièce en Durable Resin pour le remplacer rapidement, juste avant une présentation importante à un salon.
Augmentation de la capacité de production industrielle grâce à l'impression 3D
A&M Tool a commencé à utiliser une imprimante 3D il y a moins d'un an et continue de trouver de nouvelles applications intéressantes et d'essayer de nouveaux matériaux.
« L'impression 3D nous permet de faire beaucoup de choses difficiles à réaliser à l'atelier, comme certaines pièces avec des formes qui seraient un cauchemar à usiner » , explique Little. « C'est un véritable avantage donné à l'atelier. »
« Elle se justifie aussi par les idées qu'elle apporte à vos clients, auxquelles ils n'auraient même pas pensé au moment de l'achat. Nous avons été très satisfaits de la Form 2 et très heureux d'avoir pris cette décision », reconnait Jacques.
Les fabricants et les ateliers d'usinage dans tous les secteurs adoptent l'impression 3D pour augmenter l'efficacité opérationnelle et réduire les coûts de sous-traitance de la fabrication de pièces d'outillage, comme les gabarits et des fixations utilisés en production. Visionnez notre webinaire pour savoir comment des entreprises tirent profit des matériaux d'impression 3D en production industrielle et écoutez parler des meilleures pratiques pour exploiter la liberté de conception qu'elle offre pour fabriquer de meilleurs gabarits et fixations.
