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Robotique, impression 3D et fabrication adaptative

Chez RightHand Robotics, la phase de conception ne prend pas fin avec la livraison du produit.

La possibilité de modifier la conception d’un produit pendant la phase de production – ce que l’on appelle la fabrication adaptative – permet aux ingénieurs et concepteurs d’améliorer en permanence les produits finaux.

Nous avons rencontré Sarah Mendelowitz, responsable de l’équipe RightHand Labs chez RightHand Robotics, et Kat Ely, conceptrice dans le laboratoire de conception partenaire CLEAR. Nous avons parlé de leur procédé de production de la main ReFlex Hand, et de leur point de vue sur l’impression 3D comme outil intégral pour une fabrication collaborative réussie.


Regardez cette vidéo pour en savoir plus sur la collaboration entre RightHand Labs et le laboratoire de conception CLEAR pour la production de mains ReFlex.

Comment Righthand Robotics et le laboratoire de conception CLEAR travaillent-ils ensemble ?

Sarah: Chez RightHand Robotics, nous fabriquons des systèmes robotiques pour le traitement de commandes dans les entrepôts. RightHand Labs est la branche de RightHand Robotics chargée de la commercialisation du matériel fabriqué auprès des chercheurs en robotique dans les universités. RightHand Labs est comme une petite usine de fabrication pour nos produits matériels. Nous offrons des services de bout en bout, de la conception et la fabrication du matériel à la commercialisation et l’assistance aux clients.

Kat:Le laboratoire de conception CLEAR fabrique toutes les pièces (pour la main ReFlex) ; nous formons les doigts, les jointures, la paume et la coque arrière, ainsi que quelques pièces mécaniques internes.

Une vue éclatée de la main ReFlex de RightHand Labs.
Une vue éclatée de la main ReFlex de RightHand Labs.

Sarah: Notre collaboration avec le laboratoire de conception CLEAR nous aide à améliorer notre procédé de fabrication en raison de leur expertise dans la conception pour la fabrication, le moulage et la production de plastiques. Par exemple, nous concevons l’aspect fonctionnel de la pièce et ils nous aident à identifier la meilleure façon de la fabriquer.

Nous sommes étroitement liés, ce qui nous permet de partager et d’échanger nos idées. S’ils veulent apporter des modifications pendant la production, nous imprimons un nouveau moule représentant leur idée à l’aide de la Form 2 ou un nouveau composant surmoulé.

Kat: Nous travaillons dans la même ville mais pas dans le même bureau. Disposant tous les deux de la Form 2, nous pouvons collaborer à distance beaucoup plus facilement. Nous avons la possibilité d’échanger des fichiers et de les imprimer sur nos imprimantes 3D respectives, avant de démarrer une session vidéo ou de chat pour discuter du modèle concret que nous avons en main pour être sûrs que nous parlons de la même chose.

La main ReFlex de RightHand Labs est munie de doigts adaptatifs flexibles et de capteurs tactiles.
La main ReFlex de RightHand Labs est munie de doigts adaptatifs flexibles et de capteurs tactiles.

Les doigts de la main ReFlex sont prototypés avec une résine flexible afin de simuler la conformité des pièces finales. En savoir plus sur la gamme complète des résines techniques de Formlabs.

Quelle est la valeur de la fabrication dynamique pour vos produits et votre façon de collaborer ?

Sarah : Nous préférons produire de nombreux petits lots en itérations plus courtes car cela nous donne la flexibilité de modifier la conception sans gaspiller de ressources. C’est exactement pareil que le développement logiciel agile. Même après avoir livré le produit, nous pouvons l’améliorer.

Kat : De cette façon, ils peuvent produire 20 unités prêtes à mettre en vente, mais ce n’est pas tout. En créant ces 20 unités, on apprend beaucoup de choses, et on en tient compte dans la conception des 20 unités suivantes. C’est grâce à l’impression 3D des moules et des noyaux que nos dépenses sur l’outillage sont si réduites.

Sarah : En raison de l’effectif réduit de notre équipe, nos ingénieurs ont une entière visibilité et sont activement impliqués dans toutes les étapes du processus. Par conséquent, il leur est facile de modifier la conception ou encore le procédé de fabrication lorsque cela est nécessaire.

Cela contribue tout à fait à un meilleur produit, parce qu’il est possible d’apporter des modifications très rapidement pour maintenir notre produit à l’avant-garde des recherches et améliorer sa qualité en permanence.

Deux ingénieurs examinent une impression 3D sortie de la Form 2.
RightHand Labs dispose d’une petite équipe, ce qui signifie que les ingénieurs ont une entière visibilité et sont activement impliqués dans toutes les étapes du procédé de fabrication.

Quel est l'impact de cette flexibilité sur la collaboration de RightHand Labs avec CLEAR ?

Kat : Nous communiquons en permanence et nous discutons tous les aspects de nos produits. Nous effectuons des itérations rapides pour le produit tandis que les unités fabriquées sont déjà en vente.

Par exemple, au début de notre collaboration, les doigts produits par RightHand Robotics n’étaient pas équipés de capteurs. Avec l’ajout de capteurs, des problèmes sont apparus sur les deux premiers modèles coulés : le fil du doigt dérivait sur le côté alors qu’il devait être centré. Ainsi, dans les deux modèles coulés suivants, nous avons modifié la conception de certains composants internes pour qu’ils maintiennent le fil au centre. Ce n’est qu’un exemple de ce que nous faisons régulièrement : produire 20 pièces, déterminer si ça marche ou non, identifier les problèmes, et propager les changements aux pièces suivantes.

Le prototype d’une main ReFlex à côté du produit fini, qui comporte des noyaux imprimés en 3D et qui a été produit avec des moules imprimés en 3D.
Le prototype d’une main ReFlex à côté du produit fini, qui comporte des noyaux imprimés en 3D et qui a été produit avec des moules imprimés en 3D.

Comment s’intègre l’impression 3D à la production en petits lots ?

Sarah: Nous aimons incorporer immédiatement tous les changements qui s’avèrent nécessaires pendant la fabrication ou les tests dans la dernière version de notre produit. La Form 2 nous permet de le faire à merveille parce qu’elle est aussi évolutive que notre processus de conception. Grâce à la possibilité d’impression 3D en interne, nous ne dépendons d’aucun calendrier tiers pour réaliser nos prototypes et nous pouvons passer de la CAO aux tests fonctionnels le même jour.

RightHand Labs utilise la résine Flexible pour prototyper ses doigts de leurs mains robotiques.
les doigts de la main robototique sont développés avec la résine Flexible.

Kat: Auparavant, nous sous-traitions beaucoup de tâches d’impression 3D tout simplement en raison du coût exorbitant des autres imprimantes 3D. Le prototypage économique a vraiment changé la donne, et vous n’avez plus à bloquer la conception pour passer au prototypage. Vous pouvez concevoir dans SOLIDWORKS tout au long de la journée, puis imprimer vos conceptions pour vous rendre compte que l’échelle d’impression n’est pas adaptée ou que l’aspect ne correspond pas à vos attentes en matière d’ergonomie.

It really reduces the cost of product development, it makes it so that a lot of startups can exist that probably couldn’t exist before because they just couldn’t afford the cost of product development.

RightHand Labs et le laboratoire de conception CLEAR utilisent tous deux les imprimantes 3D Form 2 dans leurs procédés de production.
RightHand Labs et le laboratoire de conception CLEAR utilisent tous deux les imprimantes 3D Form 2 dans leurs procédés de production.

Quels sont les composants que vous imprimez en 3D ?

Sarah: Nous utilisons la Form 2 pour prototyper les composants de la main ReFlex et de nos systèmes industriels, mais également pour fabriquer les bancs d’essai que nous utilisons pour tester différents composants, ainsi que les moules des doigts de la main ReFlex.

Kat : Chez RightHand Robotics, nous fabriquons les doigts à partir d’un noyau imprimé en 3D et certains composants électroniques que nous regroupons à l’intérieur d’un moule, puis versons du caoutchouc tout autour. Après, nous retirons le noyau et l’insérons dans un moule secondaire que nous surmoulons par-dessus. Un canal interne dédié au fil d’actionnement du doigt, traverse le noyau. Vous pouvez réaliser un tel noyau uniquement à travers l’impression 3D. Il n’y a pratiquement aucune autre alternative pour le fabriquer.

Le laboratoire de conception CLEAR utilise le surmoulage pour fabriquer les doigts de la main ReFlex.
Le laboratoire de conception CLEAR utilise le surmoulage pour fabriquer les doigts de la main ReFlex.

J’adore l’impression SLA parce qu’elle offre un excellent fini de surface. En production, les pièces doivent avoir un aspect fini. Et pour le prototypage, ce n’est pas différent.

C’est en quelque sorte tout le principe d’un prototype, il doit ressembler à la version finale. Les pièces imprimées ont un très bel aspect qui est encore amélioré par un ponçage ; et leur excellente qualité est comparable à celle du plastique moulé par injection.

Comment l’utilisateur final bénéficie-t-il de ce processus ? Et en quoi cela impacte-t-il l’industrie ?

Sarah: Nous intégrons de nouvelles idées et fonctionnalités à nos mains ReFlex en permanence et à la demande de nos clients. La production en petits lots fait partie de notre stratégie de produit ReFlex parce qu’il s’agit d’un marché spécialisé où les clients sont des chercheurs spécialisés qui ont des besoins très spécifiques. Notre objectif est de rester à l’avant-garde dans notre spécialité de recherche. Ainsi, nous pouvons adapter nos produits en réponse à leurs besoins évolutifs.

Je pense que la conception des mains ReFlex ne s’arrêtera jamais. Tant que les chercheurs ont des idées qu’ils souhaitent mettre en œuvre, nous collaborerons volontiers avec eux pour les concrétiser à travers des composants matériels.

La main robotique ReflexHand de RightHand Labs attrape et soulève une perceuse.
La main robotique ReflexHand attrape et soulève une perceuse.

Kat: Notre premier objectif en tant qu’entreprise est de développer des produits basés sur les nouvelles technologies. Comme vous le savez, cela ne m’intéresse pas réellement de concevoir des produits dans le style de 2016. Je préfère largement essayer de comprendre comment la technologie changera le monde dans le futur.

Sarah : N’ayant pas à fabriquer ni à concevoir du nouveau matériel, les chercheurs peuvent se consacrer entièrement à résoudre de nouveaux problèmes de recherche et défis en robotique. En rendant nos mains robotiques de plus en plus abordables et économiques, nous contribuons à la promotion de la recherche dans des domaines encore plus fascinants.

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