La conception et la fabrication d'instruments de musique sont des domaines où la technologie et l'art peuvent véritablement se rejoindre pour créer quelque chose de beau. Chez S-Mute, Nathan Sobieralski a combiné l'impression 3D et son expérience de la trompette classique pour créer, en solo, une entreprise de fabrication à succès, en pleine croissance.
Avec l'aide de l'écosystème de frittage sélectif par laser (SLS) Fuse Series, M. Sobieralski a mis au point de nouvelles sourdines innovantes pour trompettes et trombones, et a lancé leur production à grande échelle. Il s’est constitué une solide base de clients et a mis en place une plateforme de fabrication agile, en assumant à lui seul les rôles de concepteur, d’opérateur et d'équipe logistique.
« J'ai toujours été intéressé par la conception de produits et l'ingénierie de production. Ce qui est extraordinaire à l'époque où nous vivons, c'est que j'ai eu une idée et qu'aujourd'hui je la tiens entre mes mains ! L’écosystème de la série Fuse est vraiment idéal pour produire des pièces de qualité professionnelle. »
Nathan Sobieralski, fondateur de S-Mute
Jeu, pivot et ingénierie produit
M. Sobieralski a constitué un vaste catalogue de produits, et l’impression 3D SLS lui a permis de produire en série les milliers de composants nécessaires pour répondre à la demande croissante.
M. Sobieralski joue de la trompette depuis l'enfance et possède le doctorat qui le prouve. Maîtriser cet art et en élargir l’accès font partie de ses grandes passions ; il est professeur de trompette à la California State University de Fresno et joue à la fois au sein du Fresno Philharmonic et du Sequoia Symphony.
Bien que ses centres d’intérêt et sa carrière aient été centrés sur l’art de l’interprétation musicale, il s’est toujours intéressé à la manière dont les choses sont fabriquées, assemblées, et aux moyens d’améliorer des conceptions existantes. Comme beaucoup de grandes idées d’ingénierie, S-Mute est née d’un manque d'efficacité qui affectait le quotidien de M. Sobieralski.
Lorsqu’on joue des cuivres, il faut parfois utiliser une sourdine, un dispositif inséré dans le pavillon qui modifie le son — mais qui peut aussi altérer l’accordage ou la hauteur de manière indésirable. Pour résoudre ce problème d’accord, les musiciens modifiaient manuellement l’épaisseur des bouchons de la sourdine afin de changer la profondeur d’insertion dans le pavillon de l’instrument, et donc la hauteur du son. Jusqu’à l’arrivée de S-Mute, les musiciens devaient limer le bouchon et espérer que la position plus profonde de la sourdine produise l’effet souhaité. Trop souvent, leur estimation s’avérait incorrecte et ils devaient reprendre le processus depuis le début avec de nouveaux bouchons.
Les sourdines sont des dispositifs insérés dans le pavillon des cuivres pour modifier le son qu’ils produisent, mais elles peuvent souvent affecter négativement l’accordage ou la hauteur lorsqu’elles sont insérées à une profondeur incorrecte.
« Pendant longtemps, mon idée était qu’il serait formidable de pouvoir simplement les retirer et les remplacer par des éléments d’épaisseurs différentes, afin d’effectuer des réglages précis selon les besoins, sans avoir à retailler de nouveaux bouchons », explique M. Sobieralski. C’est ainsi qu’un nouveau produit, et un nouvel ingénieur produit, sont nés.
Développement des premières conceptions
Les premières conceptions de M. Sobieralski ont été imprimées sur une imprimante 3D FDM (à gauche), ce qui nécessitait un important post-traitement. Ses sourdines imprimées en 3D par SLS (à droite) lui ont offert la liberté de conception et la précision dimensionnelle dont il avait besoin, sans lignes de couche visibles à poncer.
M. Sobieralski avait de l'expérience en CAO, il a donc commencé à tester ses premières conceptions sur une imprimante à dépôt de fil fondu (FDM) qu'il avait achetée à l'origine pour son fils pendant la pandémie. D'autres personnes dans le secteur des cuivres avaient essayé d'imprimer des sourdines en 3D, la grande majorité en utilisant des imprimantes FDM peu coûteuses, mais personne n'avait proposé l'approche modulaire et innovante de M. Sobieralski.
« J'ai mis au point un système qui semblait fonctionner assez bien et, moins d'un an après avoir démarré, j'ai obtenu un brevet. Depuis lors, nous produisons des sourdines destinées à une utilisation finale, d'abord avec un système FDM d'entrée de gamme, puis avec un grand système FDM Core XY, et maintenant avec le procédé SLS et la Fuse », explique M. Sobieralski.
Peu coûteux et bien connu, y compris des personnes qui découvrent l’impression 3D, le dépôt de fil fondu (FDM) a permis à M. Sobieralski de prototyper facilement et de présenter ses premiers concepts à d’autres musiciens. Mais le manque de cohérence est rapidement devenu un frein, car S-Mute s’est développée rapidement et des séries de production à plus grand volume sont devenues nécessaires. « J’ai passé beaucoup de temps à ajuster le firmware et à faire divers réglages pour obtenir un résultat satisfaisant. Je sais que le FDM peut fonctionner, mais je passais énormément de temps à bricoler et à faire du post-traitement, même avec un système plus coûteux. »
Les sourdines sont des outils professionnels utilisés par les musiciens lors de performances dans des contextes variés, notamment lors de concerts symphoniques et dans d’autres cadres très formels. Chaque pièce de l'instrument doit avoir un aspect professionnel et se fondre dans l'expérience symphonique. Les sourdines imprimées en FDM remplissaient leur rôle, mais M. Sobieralski consacrait trop de temps à s’assurer qu’elles fonctionnaient correctement et présentaient un aspect soigné, malgré les variations liées au filament ou au fabricant. « J’obtenais des lots d’aspect différent, avec des problèmes d’infiltration d’eau, et la cohérence était vraiment mauvaise. Elles étaient lentes à fabriquer et devaient être à plat pour être imprimées sur le lit d’impression », dit M. Sobieralski.
SLS et la liberté d'innover
À gauche, une sourdine traditionnelle équipée d’un adaptateur de bouchon amovible imprimé en SLS. À droite, une sourdine traditionnelle dont les bouchons d'usine non amovibles sont en mauvais état.
Alors qu'il étudiait d'autres solutions d'impression 3D, un avantage du SLS a retenu son attention : la nature autoportante du lit de poudre permettait d'imprimer des formes organiques et incurvées, comme l'intérieur du pavillon d'une trompette.
« J'ai découvert le SLS – et le fait que l'on pouvait imprimer n'importe quelle forme, n'importe quelle géométrie, avec ce procédé. J'ai vu comment cela fonctionnait, le matériau qu'il fallait utiliser... Ce qui m'a frappé chez Formlabs, c'est que le flux de travail était très bien pensé. L’une de mes hésitations concernait la manipulation de la poudre, mais avec la Sift, cela m’a semblé être la solution la plus logique. »
Nathan Sobieralski, fondateur de S-Mute
La série Fuse, bien qu’elle constitue une option accessible par rapport aux imprimantes 3D traditionnelles à fusion sur lit de poudre, n’a pas été une décision facile à prendre pour M. Sobieralski. Son entreprise en était à ses débuts, et chaque dépense représentait un investissement personnel. Cependant, après avoir reçu des échantillons et obtenu un prêt professionnel, M. Sobieralski a installé sa première imprimante de la série Fuse et Fuse Sift à son domicile en 2022.
Bien que le flux de travail soit plus complexe qu’une impression FDM classique, M. Sobieralski s’est appuyé sur l’équipe d'assistance Formlabs pour la formation et l’optimisation.
« L'assistance est exceptionnelle. Tous les problèmes que j'ai rencontrés ont été résolus rapidement et efficacement. Mon expérience, c’est que l’équipe se démène pour résoudre les problèmes, même quand il n’y a pas de solution immédiate. Je ne saurais être assez élogieux au sujet de l'équipe d'assistance ; elle est vraiment exceptionnelle. »
Nathan Sobieralski, fondateur de S-Mute
Adaptation aux volumes de production avec Fuse
Les dimensions compactes de l'écosystème de la série Fuse ont permis à M. Sobieralski de mettre en place une unité de fabrication pleinement opérationnelle sans devoir investir lourdement dans une infrastructure industrielle existante.
L’écosystème de la série Fuse permet de produire par lots des milliers de pièces finales chaque semaine, sans recruter de personnel supplémentaire ni supporter les coûts de main-d’œuvre associés.
À mesure que la conception de M. Sobieralski gagnait en notoriété au sein de sa communauté et dans le secteur mondial des cuivres, il a appris à optimiser son flux de travail Fuse. Le fait d’imprimer à la fois la coque de la sourdine et les bouchons implique des assemblages à ajustement fonctionnel, qui doivent s’emboîter facilement. « Lorsque je vends une sourdine, les clients peuvent acheter jusqu’à 10 épaisseurs de bouchons différentes, avec trois bouchons par épaisseur ; c’est là que se situe une grande partie de mon volume. J'imprime 1 600 de ces bouchons à la fois », explique M. Sobieralski.
En 2024, le volume et la hausse de la demande ont justifié un nouvel investissement : il a ajouté une deuxième imprimante de la série Fuse, entièrement financée par le succès rencontré jusqu’alors. M. Sobieralski s’est également lancé dans la conception de sourdines pour trombone. « Cela commence à décoller, et je fabrique beaucoup de sourdines pour trombone. Pour ce qui est des volumes importants, je peux fabriquer 40 de ces sourdines dans deux chambres de fabrication pleines. »
Les fonctionnalités d’agencement et de placement de PreForm facilitent la production en lots et permettent d’utiliser la poudre de la manière la plus efficace possible.
Les tolérances serrées et la grande précision offertes par la série Fuse facilitent l’impression de pièces emboîtées et de fonctions de coulissement comme celles-ci.
Même avec deux imprimantes en fonctionnement, il s'agit toujours d'une opération menée par une seule personne. Le flux de travail de la série Fuse permet à une seule personne d’être à la fois une usine, un préparateur de commandes, une équipe de communication et une force de vente. Dans un récent avis sur un forum Formlabs, M. Sobieralski s'exprimait en ces termes : « Je ne suis pas une grande entreprise dotée d'un énorme budget de R&D et d’une multitude d’employés ; ce dont j’ai besoin, ce sont des machines efficaces, capables de produire des pièces de qualité avec un minimum de temps d’arrêt. Formlabs a répondu à cette exigence pour moi. »
Pour en savoir plus sur l’écosystème de la série Fuse, consultez notre page. Pour tester un matériau par vous-même, demandez un échantillon gratuit imprimé en 3D.