Plus de 2000 pièces par semaine : comment la Form Auto permet de produire en masse

Dans un secteur aussi compétitif et changeant que celui de l'impression 3D, il faut parfois voir quelque chose pour y croire. Pour fournir cette preuve tangible, le Bureau de fabrication et de services (Manufacturing and Services Bureau, MSB) de Formlabs a imprimé en 3D des centaines de milliers de pièces échantillons et même des composants d'utilisation finale avec nos imprimantes. En imprimant un tel nombre de pièces, nous avons pu démontrer l'efficacité de notre écosystème. Aujourd'hui, nous allons encore plus loin en lançant le nouvel écosystème d'automatisation Formlabs. 

Le MSB de Formlabs a prouvé que non seulement produire en masse avec l'impression 3D est possible, mais aussi que l'écosystème d'automatisation permet d'optimiser et de rentabiliser le processus. L'extension Form Auto, la suite de fonctionnalités logicielles Fleet Control et le High Volume Resin System fonctionnent en synergie pour booster la production sans augmenter les coûts de main-d'œuvre ni prendre plus d'espace.  « Le MSB de Formlabs imprime dorénavant d'énormes quantités de pièces : nous tirons le meilleur parti de nos imprimantes, et nous espérons que d'autres fabricants pourront faire de même », déclare Chris Pauwels, directeur de Formlabs Ohio MSB.

Le MSB de Formlabs est un site de production situé à Toledo, dans l'Ohio, qui abrite 140 imprimantes stéréolithographiques (SLA) de la série Form 3 et plus de 30 imprimantes à frittage sélectif par laser (SLS) de la série Fuse.  « Nous imprimons des pièces échantillons que les clients nous commandent pour évaluer l'achat d'une nouvelle imprimante, mais aussi des pièces qui sont ensuite utilisées pour produire des appareils Formlabs tels que les Form Wash L, Form Cure L, Form 3L et les imprimantes de la série Fuse », explique M. Pauwels. 

Les ingénieurs de Formlabs s'appuient sur nos propres imprimantes SLA et SLS pour le prototypage et la production de la prochaine génération de machines. Au départ, nous imprimions certaines pièces en 3D pour pallier les problèmes de chaîne d'approvisionnement causés par la pandémie, et d'autres parce que l'impression 3D est une solution moins coûteuse que le moulage par injection dans certains cas. La possibilité d'exploiter la puissance d'un parc d'imprimantes SLA et SLS aussi étendu permet à Formlabs de produire de grandes quantités de pièces d'utilisation finale et de commercialiser ses machines plus rapidement.

Pour chacun des matériaux Formlabs (plus de 40), il existe un échantillon standard imprimé que n'importe qui peut commander, qu'il possède déjà une imprimante Formlabs ou non. Les échantillons de pièces sont représentatifs de l'utilisation prévue pour chaque matériau, qu'il s'agisse de guides chirurgicaux en Surgical Guide Resin ou d'engrenages fonctionnels imprimés avec Durable Resin. 

Avec 140 imprimantes SLA et plus de 40 matériaux SLA, la gestion du parc d'imprimantes exige une supervision méticuleuse et un contrôle constant. Le MSB suit un calendrier rigoureux pour pouvoir imprimer et post-traiter le plus de pièces possible, en veillant à ce que ces tâches se déroulent pendant les heures de travail des employés. Andrew Crane, membre de l'équipe Formlabs Operations Excellence, s'est efforcé d'optimiser ce calendrier et le flux de travail du parc d'imprimantes.  « Nous avons quatre équipes : l'une avec deux groupes pour les imprimantes Form 3+ qui utilisent des files d'attente d'impression différentes, les imprimantes Form 3L, les imprimantes Fuse 1+ 30W, et une équipe pour tester les processus de travail... Notre file d'attente d'impressions atteint parfois 500 impressions à la fois », explique Crane. 

Avant l'arrivée de l'écosystème d'automatisation, les imprimantes nécessitaient généralement plusieurs interventions par jour : il fallait amorcer l'imprimante en y plaçant une plateforme de fabrication et en s'assurant que la cartouche et le bacs appropriés étaient insérés, puis retirer la plateforme de fabrication pour transférer les pièces dans la Form Wash une fois l'impression terminée. Chacune de ces tâches prend moins d'une minute, mais pour un site de production comptant 140 imprimantes SLA, ces tâches laborieuses mais peu complexes occupaient une bonne partie de la journée.

Avec la Form Auto et l'écosystème d'automatisation, ces tâches brèves mais répétitives sont considérablement réduites. La Form Auto utilise la technologie de détachement rapide de la Build Platform 2 pour retirer les pièces, puis elle réinsère la plateforme et amorce l'imprimante pour une nouvelle tâche, éliminant ainsi deux des interventions auparavant nécessaires.  « C'est comme si une seule imprimante faisait le travail de cinq », déclare M. Pauwels. Avec la Build Platform 2 et la Form Auto, plus besoin de racler les pièces d'une plateforme de fabrication et de laver les lots un par un.

Les employés du MSB de Formlabs ont une plus grande liberté pour effectuer des tâches très complexes et perdent beaucoup moins de temps à retirer les pièces, à amorcer l'imprimante et à laver les lots un par un. Lorsque les impressions se terminent pendant la nuit ou en l'absence d'employés, les nouvelles impressions peuvent démarrer automatiquement. Grâce à la Form Auto, la production peut continuer même la nuit et le week-end. 

Fleet Control est une suite de fonctionnalités dans Dashboard qui optimise la façon dont les impressions sont mises en file d'attente, attribuées et programmées dans un parc d'imprimantes. Le MSB de Formlabs abrite 140 imprimantes SLA qui utilisent 40 résines différentes : l'organisation et l'optimisation des files d'impression est donc absolument cruciale. 

« Fleet Control a considérablement réduit les interventions des employés dans le processus d'impression. Nous pouvons facilement placer des tâches personnalisées dans la file d'attente d'impressions, et nos techniciens ne doivent plus s'occuper d'envoyer la bonne tâche vers la bonne imprimante », explique M. Crane.

Parmi les 140 imprimantes SLA du MSB de Formlabs, il existe des groupes plus petits où les imprimantes sont classées en fonction du type de matériau qu'elles utilisent. Ces groupes sont flexibles et peuvent changer, par exemple lorsqu'un nouveau matériau est lancé et qu'il faut imprimer beaucoup d'échantillons. Fleet Control permet aux utilisateurs d'envoyer des tâches à des groupes d'imprimantes plutôt que de choisir une machine spécifique, et de gérer une file d'attente au sein d'un groupe. L'outil permet également de voir l'ensemble de l'unité de production : les techniciens peuvent ainsi suivre le processus et repérer d'éventuels problèmes. 

« Fleet Control a rendu la gestion de notre parc d'imprimantes incroyablement facile. Le fait d'avoir ces informations sur deux écrans tactiles permet à nos techniciens de reconnaître et de traiter rapidement les problèmes », explique M. Crane. 

Mises ensemble, les capacités d'organisation et de surveillance de Fleet Control et la puissance de production de la Form Auto ont permis au MSB de Formlabs d'augmenter considérablement sa productivité.  « Fleet Control et la Form Auto ont considérablement augmenté le nombre de pièces produites, mais ce qui est peut-être plus important, c'est que certaines pièces prennent moins de temps à être fabriquées avec la Form Auto qu'avec des méthodes traditionnelles, car les impressions demandent moins d'intervention physique », explique M. Crane.

Après des années d'expérience à imprimer des échantillons de pièces, l'équipe du MSB de Formlabs a fait du remplissage de la résine une véritable science : elle sait exactement combien de lots peuvent être fabriqués avec une seule cartouche de résine, et quand elle doit être changée. Ces tâches s'accomplissent rapidement et facilement, mais comme pour le retrait des pièces, lorsqu'elles sont requises pour 140 imprimantes, elles peuvent prendre beaucoup de temps aux employés. « Une grande partie du travail de l'opérateur consiste à changer les cartouches de résine. Lorsque vous imprimez 440 pièces par jour, vous devez les changer assez souvent », explique M. Pauwels. 

Pour de telles quantités de pièces, les cartouches vides peuvent aussi poser problème, car elles doivent être stockées puis évacuées. 

Nous avons mis au point le High Volume Resin System qui fournit cinq litres de résine par le biais d'un système de pompage automatisé, ce qui permet aux imprimantes équipées du système Form Auto d'imprimer plusieurs lots sans aucune intervention du personnel. « Comme le High Volume Resin System a une capacité de résine cinq fois supérieure, nous interagissons cinq fois moins avec les cartouches de résine. Cela représente cinq fois moins de recharges de cartouches et cinq fois moins de risques de renverser de la résine », explique M. Pauwels.

L'impression 3D est utilisée depuis des années pour les produits personnalisés et, avec l'adoption croissante de l'outillage rapide imprimé en 3D, elle est de plus en plus utilisée dans les processus de production de masse. Jusqu'à présent, il n'existait pas de plateforme technologique capable de combiner le pouvoir de personnalisation de l'impression 3D et le rendement élevé de la production de masse.  L'écosystème d'automatisation comble ce fossé : elle rend la personnalisation plus abordable en réduisant les coûts de main-d'œuvre et rend la production de masse plus efficace en supprimant les contraintes de temps.  

À ce jour, le MSB de Formlabs a produit des centaines de milliers de pièces, démontrant ainsi la capacité de production des imprimantes de la série Form 3 et la qualité des matériaux Formlabs. Si la demande d'imprimantes 3D et de pièces a augmenté pour les clients Formlabs, elle a également augmenté pour Formlabs en interne. L'écosystème d'automatisation répond au besoin d'une production à l'échelle efficace, et notre bureau de fabrication était l'endroit idéal pour le mettre en oeuvre. 

Le fait de pouvoir imprimer de si grandes quantités permet d'optimiser les opérations et la chaîne d'approvisionnement de Formlabs, mais aussi de créer une boucle de feedback continue. En utilisant nos propres produits pour la production, nous sommes en mesure d'apprendre, de développer et d'itérer, optimisant ainsi notre modèle commercial et la technologie sur laquelle il repose.