Comment l'impression 3D SLS fait avancer la fabrication d'applications robotiques chez ARMA
L'utilisation réussie de l'automatisation, tant au niveau du matériel que des logiciels, est la clé pour les fabricants qui veulent rester compétitifs sur un marché mondialisé et concurrentiel.
Les solutions robotiques constituent l'une des parties les plus complexes de cette équation. Leurs composants doivent être suffisamment solides pour supporter le poids des produits qu'ils manipulent, tout en étant suffisamment légers pour être manœuvrés. En outre, les applications robotiques doivent être personnalisées pour pouvoir manipuler avec dextérité des produits de formes différentes.
FIT Co. basée à Gifu, au Japon, a trouvé une solution qui a permis à la société non seulement de fabriquer avec succès des composants robotiques, mais aussi de créer une activité complète autour des outils de préhension. ARMA, la nouvelle branche robotique de FIT, a exploité les capacités uniques des imprimantes à frittage sélectif par laser (SLS) de la série Fuse pour fabriquer des composants robotiques qui peuvent non seulement remplacer les outils de préhension traditionnels en métal, mais aussi les améliorer.
Exigences en matière d'outils de préhension
Ce composant de préhension, imprimé sur l'imprimante 3D SLS de la série Fuse d'ARMA avec Nylon 12 Powder, est solide, durable et léger. Les composants d'outils de préhension imprimés en 3D comme cette pince permettent aux sociétés de créer des solutions de robotique à la demande pour une variété de produits de formes et de poids différents.
Les achats en ligne et les modèles de distribution avec de grands entrepôts étant devenus la norme pour acheminer les produits jusqu'au consommateur, les robots de transfert sont aujourd'hui particulièrement prisés. La large gamme de produits (des centaines de milliers de références différentes) peut avoir des poids, des formes et des emballages différents, ce qui rend indispensable l'adaptation des préhenseurs robotisés. Cependant, la conception de chaque pièce personnalisée implique une ingénierie complexe.
Bien que le domaine de la robotique évolue rapidement, il s'appuie encore souvent sur des méthodes traditionnelles de fabrication métallique pour tous les composants, y compris l'outillage de préhension. Après tout, ces robots doivent être solides, durables et avoir la dextérité nécessaire pour manipuler des produits de formes et de dimensions différentes.
Les méthodes de fabrication traditionnelles, telles que l'usinage ou le moulage, ne permettent pas de répondre à ces exigences. C'est pourquoi les outils de préhension sont souvent fabriqués à partir de plusieurs composants qui fonctionnent comme des assemblages. Plus il y a de composants, plus le risque de rupture de la chaîne d'approvisionnement est grand pour les fabricants de robotique.
Avec l'impression 3D SLS, ARMA peut toutefois concevoir des composants avec une plus grande liberté. Le lit de poudre autoportant des imprimantes de la série Fuse permet de fabriquer des pièces sans structure de support et de créer des structures complexes telles que des treillis, des canaux internes, des modèles en nid d'abeille ou des conceptions génératives. En tirant parti de ces possibilités de conception, ARMA optimise les pièces pour qu'elles soient légères tout en conservant leur résistance et leur dextérité.
Grâce aux imprimantes de la série Fuse et à Nylon 12 Powder, ARMA a été en mesure de réduire le poids des préhenseurs et des effecteurs finaux de 40 %. Le remplacement des composants métalliques par du nylon et l'utilisation de structures en nid d'abeilles à l'intérieur des pièces ont tous deux contribué au succès des pièces. « Pour les pinces d'ARMA, la résistance qu'offre Nylon 12 Powder est plus que suffisante », déclare Takashi Furuta, PDG de FIT et d'ARMA.
Le SLS pour la production finale
L'impression 3D pour la production finale n'est pas seulement accessible : elle est aussi plus abordable, plus agile et plus évolutive que jamais grâce à l'écosystème SLS Fuse. Explorez notre page dédiée à la production SLS pour comparer les différentes méthodes de fabrication, consulter les tarifs des poudres en vrac et découvrir comment 15 fabricants exploitent actuellement les imprimantes de la série Fuse.
Les avantages d'une approche multi-méthodes
Ces composants ont tous été imprimés sur la Fuse 1 avec Nylon 12 Powder par l'équipe de M. Furuta, et certains ont été lissés à la vapeur pour améliorer leur esthétique et leur durabilité, créant ainsi des produits d'excellente qualité.
M. Furuta a récolté un énorme succès en combinant des méthodes de fabrication traditionnelles avec des outils modernes, et a intégré l'impression 3D dans les procédés de conception et de fabrication de sa société depuis 2016. La société produit de nombreux composants métalliques aux côtés de diverses techniques d'impression 3D. Les différentes méthodes d'impression 3D confèrent au processus d'impression des avantages différents. « Nous utilisons le FDM pour produire un objet rapidement. Pour la production de gros volumes, nous utilisons la Fuse 1 », explique M. Furuta.
Lorsque FIT a commencé à imprimer avec l'imprimante de la série Fuse en 2022, il a compris que la résistance et la qualité des pièces SLS finies ouvriraient de nouvelles perspectives à son entreprise. « [D'autres technologies] ne peuvent pas égaler la qualité de la Fuse 1, en particulier en ce qui concerne la liberté de conception, l'isotropie, la finition de surface et la résistance », déclare M. Furuta.
La précision dimensionnelle offerte par les imprimantes de la série Fuse permet à M. Furuta de concevoir facilement des pièces d'assemblages, car il a confiance en la fiabilité et les tolérances précises de la série Fuse. Ils combinent leurs pièces imprimées par SLS en Nylon 12 Powder avec des composants métalliques traditionnels pour créer des systèmes robotiques plus légers que les itérations précédentes, tout en restant incroyablement solides et durables - le tout à un coût inférieur à celui de l'usinage traditionnel pour chaque pièce.
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Lissage à la vapeur pour une meilleure qualité esthétique et un assemblage facilité
Le lissage à la vapeur peut améliorer la qualité de surface des pièces imprimées en 3D par SLS et contribuer à les rendre plus durables dans les environnements d'utilisation finale où elles peuvent être exposées à la lumière, à des liquides ou à des produits chimiques.
Les pièces SLS sont de qualité finale en termes de résistance, mais de nombreux clients préfèrent utiliser les méthodes avancées de post-traitement pour modifier la surface des pièces et retirer une partie de la rugosité de la surface due à la technologie SLS.
ARMA utilise le lissage à la vapeur, une technique où les pièces sont baignées dans un solvant chimique vaporisé qui crée une fusion chimique contrôlée du matériau imprimé en 3D, remplissant de minuscules cavités et formant une coque lisse et brillante autour de la pièce. Cette méthode de lissage est adaptée aux surfaces planes, mais aussi aux pièces complexes qui comportent des canaux internes ou d'autres caractéristiques négatives. ARMA utilise l'installation PostPro SF50 d'AMT pour obtenir une finition de surface lisse, ce qui facilite encore l'intégration des composants en Nylon 12 Powder dans les assemblages.
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Réduire le nombre de composants pour isoler la chaîne d'approvisionnement
Comme les imprimantes SLS ont un lit d'impression autoportant, il est facile de concevoir des solutions en une pièce sans assemblage. Cela réduit la dépendance vis-à-vis des fournisseurs externes de pièces détachées et optimise et protège la chaîne d'approvisionnement d'ARMA.
En limitant le nombre de composants individuels qui constituent une pince ou un composant robotique de préhension, ARMA peut atténuer le risque de blocage de la chaîne d'approvisionnement affectant la production ou la distribution de ses produits. En adoptant l'impression 3D en interne avec la série Fuse, l'entreprise prend le contrôle de ses moyens de production. « Les pinces et les effecteurs finaux que nous fabriquons avec la Fuse 1 sont conçus pour être personnalisés, car les besoins varient en fonction de la société et du site de production », explique M. Furuta. Si chacune de ces commandes personnalisées nécessite l'assemblage de plusieurs composants et l'utilisation de matériaux variés, les délais de production pour livrer les commandes des clients peuvent rapidement devenir incontrôlables.
L'écosystème SLS Fuse est compact, ne nécessite que peu d'infrastructure et peut être utilisé dans des environnements de bureau ou d'usine. Il est possible d'en faire une solution de production interne, même pour une société comme ARMA qui commence à peine à trouver sa clientèle. Pour la production de petites séries, lorsque les méthodes de fabrication de masse sont trop coûteuses et compliquées, l'impression 3D SLS en interne est la solution idéale.
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ARMA allie fonctionnalité et esthétique
L'intégration de la série Fuse dans le flux de travail de FIT a aidé l'entreprise à se développer si bien qu'elle a pu consacrer une division entière, ARMA, à la fabrication de ces composants d'outils de préhension.
M. Furuta, qui est habituellement réservé, avait le sourire aux lèvres lorsqu'on l'interrogeait sur la Fuse, disant simplement : « C'est chouette à utiliser. » M. Furuta, qui s'efforce en permanence d'optimiser les composants volumineux pour en faire des systèmes robotiques hautement performants et parfaitement intégrés, est très intéressé par la technologie SLS qui permet de s'affranchir des contraintes de conception et par les performances industrielles de l'écosystème SLS dans son ensemble. Avec la Fuse, M. Furuta dit vouloir continuer « à rechercher la fonctionnalité et à éliminer les caractéristiques inutiles. »
L'impression 3D SLS ouvre des perspectives pour la fabrication de pièces finales solides et durables pouvant remplacer les composants métalliques. En internalisant les moyens de production et en contrôlant votre chaîne d'approvisionnement, vous pouvez être plus agile, vous protéger contre les risques et mieux vous positionner pour saisir de nouvelles opportunités.
Découvrez des exemples d'application de l'impression 3D en fabrication ou apprenez-en davantage sur les imprimantes 3D SLS et les solutions de post-traitement de la série Fuse.
