Les solutions sans tuyaux Floating Air Pro® et Floating Air Premier développées par Friedrich avec FastPro™ ont été conçues spécifiquement pour les professionnels du CVC et les installateurs. Photos gracieuseté de Friedrich AC.
Quiconque a déjà passé une nuit d'été sans sommeil en espérant un peu de fraîcheur sait qu'un climatiseur peut instantanément et considérablement améliorer la qualité de vie. Du moins, lorsque l'appareil est à la hauteur.
Les climatiseurs sont des machines complexes à concevoir, car il faut optimiser le flux d'air, l'efficacité de l'échange thermique et le facteur de forme. Pour rester compétitif et mettre sur le marché des produits de pointe, Friedrich AC a amélioré l'ensemble de son processus de conception en adoptant l'impression 3D en interne. Ils ont construit un centre de prototypage de haute technologie autour de l'imprimante 3D résine grand format Form 3L , et ont ainsi créé des produits encore plus performants tout en encourageant une culture de l'innovation.
140 ans d'innovation
Friedrich AC est en activité depuis 1883, lorsque le fondateur et inventeur Ed Friedrich a commencé à concevoir et à fabriquer des articles ménagers à San Antonio, au Texas. Au cours des 140 dernières années, Friedrich est devenue une marque de premier plan pour les climatiseurs individuels, démontrant ainsi sa capacité à s'adapter à l'évolution du cadre législatif et des conditions du marché.
Aujourd'hui, Friedrich dispose d'un laboratoire d'essais UL ultramoderne dans son centre de conception et de développement, toujours basé à San Antonio. Faisant partie du programme UL Client Test Data Program et d'une installation Intertek Satellite 3, le centre de conception et de développement est l'une des rares installations d'essai privées certifiées UL dans le pays.
Friedrich AC a une longue histoire d'innovation et d'excellence.
Leur centre de conception et de développement est l'un des rares centres d'essais privés certifiés UL du pays.
Fini les compromis : performance élevée, coût réduit
Au centre de conception et de développement, l'ingénieur en mécanique Noah Trent travaille sur le développement de systèmes de réfrigération et est chargé de traiter les demandes de pièces imprimées en 3D venant de l'ensemble de l'entreprise. Principal espace de fabrication de Friedrich pour plusieurs équipes d'ingénieurs, le laboratoire offre des processus de fabrication de tôles, de cintrage de tubes, d'assemblage et d'essais de performance.
Avant d'adopter la Form 3L , l'équipe réalisait généralement des prototypes avec des pièces de tôle simplifiées ou envoyait des demandes à des fournisseurs externes. « Nous réalisions des conceptions simplifiées et des géométries de base avec de la tôle, et nous faisions appel à des sous-traitants pour les éléments plus compliqués », explique M. Trent.À cause des limites imposées par le travail de la tôle, seules les formes les plus simples pouvaient être développées en interne. Lorsqu'ils envoyaient des pièces, ils pouvaient les obtenir assez rapidement auprès de grands sous-traitants d'impression 3D, mais leur prix était exorbitant. Certains cycles de développement de produits nécessitaient jusqu'à dix prototypes de la même pièce, et les coûts s'accumulaient. Emma Flores, superviseur de la conception, a ajouté : « C'était très cher. Nous aurions pu commander en Chine, mais cela aurait pris des mois. Nous ne pouvions pas avoir à la fois un bon prix et une livraison rapide. »
Mme Flores était déterminée à trouver une solution de prototypage à la fois rapide et peu coûteuse. Lors de la préparation d'un sprint de conception particulièrement complexe, l'équipe a commencé à évaluer le retour sur investissement de sa propre imprimante 3D de haute qualité. « Nous avons choisi la Form 3L parce qu'elle était équipée de la Form Wash L et de la Form Cure L, qu'elle offre un bon prix, une bonne taille, une grande qualité et le service d'assistance de Formlabs », explique Mme Flores.
L'imprimante Form 3L élargit les capacités de l'équipe à prototyper rapidement des pièces de grande taille.
La Form Wash L optimise le flux de travail de bout en bout pour l'impression résine grand format.
Création d'un centre interne de fabrication additive
Depuis l'intégration de la Form 3L dans le flux de travail du centre de conception et de développement, M. Trent et Mme Flores ont mis en place un système organique pour les demandes internes provenant des différents établissements et groupes de travail de Friedrich, comme l'ingénierie électrique, le design industriel et l'ingénierie mécanique. « Chaque fois que quelqu'un a besoin de quelque chose, que ce soit à San Antonio ou à Monterrey au Mexique, c'est à Noah qu'on s'adresse : il est devenu l'expert en la matière », explique Mme Flores.
La plupart des demandes que M. Trent reçoit concernent des prototypes de pièces en plastique telles que des ventilateurs, des capots, des boîtiers, des boutons ou des panneaux. La conception de ces pièces peut être améliorée d'une itération à l'autre, afin d'améliorer continuellement l'ajustement, la sensation et la fonction. En plus des commandes de prototypes de composants en plastique, l'équipe traite également certaines commandes d'aides à la fabrication, comme par exemple un prototype de boîtier de sonde qui sera utilisé sur la ligne de fabrication.
« Tout le monde travaille sur trois ou quatre projets différents à la fois. Il y a peu, l'imprimante a fonctionné 24 heures sur 24 pendant un mois entier. Elle est constamment sollicitée. Si vous entrez dans l'atelier, il y a toutes les chances que vous la voyiez en train d'imprimer une nouvelle pièce, explique M. Trent.
Ce boîtier de sonde, imprimé sur la Form 3L avec Rigid 10K Resin, a été prototypé pour être utilisé dans un processus interne sur la ligne de fabrication.
L'impression 3D au service de la performance, de la fabrication et de l'entretien
Lors de la conception d'un climatiseur, de nombreux éléments doivent être pris en compte pour garantir de bonnes performances. L'une des considérations les plus importantes est la circulation de l'air. « Nous concevons avant tout des produits performants. L'une des choses les plus importantes dans la conception d'un climatiseur est d'avoir suffisamment d'air qui circule. Nous passons beaucoup de temps à créer des géométries qui améliorent notre flux d'air », explique M. Trent. Le grand volume d'impression de la Form 3L et les surfaces lisses créées par le processus Low Force Stereolithography (LFS) leur permettent de tester des prototypes à l'échelle réelle selon des spécifications précises pour une efficacité de refroidissement maximale.
L'impression 3D peut certes ouvrir de nouvelles possibilités en termes de géométrie, mais ce n'est pas tout, loin de là. Comme ces pièces seront finalement moulées par injection, les composants doivent également être conçus pour pouvoir être fabriqués. « Nous devons concevoir des prototypes imprimés en 3D qui peuvent ensuite être fabriqués en grandes quantités avec le moulage par injection. Les pièces imprimées en 3D sont aussi proches que possible du matériau moulé par injection. Ensuite, nous les testons. Parfois, nous faisons des tests en soufflerie, pour vérifier l'ajustement ou encore la puissance », explique M. Trent. L'équipe de Friedrich utilise les résines standard pour leur finition de surface lisse et leur grande précision dimensionnelle, et Tough 2000 Resin pour sa résistance et sa durabilité.
En plus des performances et de la fabricabilité, l'équipe doit aussi veiller à ce que ces appareils soient faciles à entretenir, que ce soit par le propriétaire ou par un technicien. « Il s'agit d'unités de haute qualité, construites pour durer. Elles doivent pouvoir être montées et démontées facilement et être accessibles pour l'entretien », explique Mme Flores.
Prototypage rapide : trouvez le bon matériau pour votre application
M. Trent a partagé cet outil avec les ingénieurs avec lesquels il travaille chez Friedrich AC, afin qu'ils puissent explorer les résines en fonction des propriétés spécifiques des matériaux qui les intéressent.
La boucle itérative
Concevoir en tenant compte de la performance, de la fabricabilité et de la facilité d'entretien garantit que chaque amélioration, même minime, ait un impact significatif. Pour effectuer de minuscules ajustements, M. Trent, Mme Flores et toute l'équipe s'appuient sur la précision et la rapidité de la Form 3L. Ils reçoivent fréquemment des demandes pour un seul composant, conçu avec quatre ou cinq variantes légèrement différentes. Grâce au grand volume d'impression de la Form 3L, ils peuvent imprimer toutes les itérations en une seule fois et les préparer pour des essais comparatifs dès le lendemain. Avec une seule machine, l'équipe peut quadrupler sa capacité itérative et trouver la conception la plus performante, la plus facile à mouler par injection et la plus simple à entretenir sur le terrain.
« Cette imprimante est tout bonnement incroyable... Si j'ai une idée et que je veux la voir et la tester plusieurs fois avant de l'envoyer, je peux le faire. Elle est extrêmement précieuse pour la fabrication d'un produit de haute qualité. Auparavant, nous ne réalisions qu'une ou deux itérations, alors qu'aujourd'hui nous en faisons toujours au moins trois ou quatre. C'est souvent avec ces deux dernières modifications que la magie se produit. »
Noah Trent, ingénieur en mécanique
Encourager une culture de l'innovation
Le fait de disposer d'une imprimante interne capable de produire des prototypes fonctionnels a encouragé d'autres équipes à tenter de nouvelles expériences. En dehors de la salle d'impression 3D, et même sur d'autres sites, les ingénieurs voient d'autres possibilités après avoir reçu des pièces de M. Trent et Mme Flores. « Avant d'avoir la Form 3L, certains ingénieurs ne pensaient pas à faire un prototype de leurs idées, mais maintenant qu'ils ont l'outil, ils se disent qu'ils peuvent peut-être tester ceci et ils trouvent une nouvelle façon d'envisager les choses », explique Mme Flores.
Ce couvercle de boîtier électronique (E-box), imprimé avec Rigid 10K Resin, a été prototypé sur la Form 3L en vue d'être utilisé pour une nouvelle ligne de produits.
Ce cadre d'interface utilisateur, également imprimé avec Rigid 10K Resin, a été utilisé pour des tests internes afin de déterminer les tolérances relatives à la forme, à l'ajustement et à la fonction d'une pièce plus importante.
Essayer quelque chose de nouveau impliquait auparavant beaucoup de paperasse : une demande était formulée, puis justifiée et approuvée avant qu'une demande d'achat ne soit créée. Attendre la pièce d'un fournisseur externe pouvait prendre des semaines, et ce long délai étouffait la créativité. M. Trent a partagé cet outil avec les ingénieurs avec lesquels il travaille chez Friedrich AC, afin qu'ils puissent explorer les résines en fonction des propriétés spécifiques des matériaux qui les intéressent. « Auparavant, nous n'envoyions à une imprimante 3D externalisée que les produits dont j'avais vraiment besoin, mais aujourd'hui, nous disposons d'une plus grande marge de manœuvre pour la recherche et le développement. L'équipe se sent ouverte à la création et à l'innovation », déclare Mme Flores.
Comme Friedrich l'a montré, il faut de l'engagement pour développer des produits à la pointe de l'industrie. La Form 3L peut aider les équipes de conception de produits et d'ingénierie à augmenter la vitesse d'itération pour un grand nombre de composants en tirant parti de sa vaste gamme de matériaux. Outre le prototypage, l'impression 3D offre une solution peu coûteuse pour la personnalisation des aides à la fabrication, comme le boîtier de sonde de Friedrich. Pour en savoir plus sur la Form 3L, consultez notre site web.
