Le frittage sélectif par laser (SLS) est un procédé de fabrication additive dans lequel un laser fritte une fine couche de poudre sur une autre, ce qui génère une pièce verticale dans la chambre de fabrication. Ces imprimantes 3D utilisent des particules de poudre plastique, mais elles sont généralement considérées comme faisant partie de la même famille que d'autres systèmes d'impression 3D par fusion à lit de poudre, comme par exemple les imprimantes multi-jet (MJF) ou à frittage direct du métal (DMLS ou SLM). La manière dont les pièces sont fabriquées offre plusieurs avantages. 

Tout d'abord, le lit de poudre entoure les pièces pendant le processus d'impression, ce qui permet de ne pas imprimer de supports et de réaliser des géométries complexes, comme par exemple des liens imbriqués, des assemblages fonctionnels et des charnières mobiles. 

Un autre avantage réside dans les matériaux eux-mêmes : les imprimantes 3D SLS peuvent créer des pièces solides, durables, résistantes à la température et de longue durée pour des tests fonctionnels de prototypes ou pour des applications finales. Des matériaux d'impression 3D SLS tels que le nylon sont déjà largement utilisés par les concepteurs, ingénieurs et fabricants, que ce soit avec les procédés de moulage par injection ou de fabrication additive. 

Outre les avantages offerts par la production de pièces aux géométries complexes et aux propriétés matérielles avancées, l'adoption du SLS en interne permet aux entreprises de mieux contrôler leurs processus de fabrication. Les imprimantes de la série Fuse sont conçues pour être intuitives et offrent un flux de travail simple ainsi qu'un faible encombrement, ce qui permet aux entreprises de les intégrer facilement dans les systèmes existants. L'unité de décompactage et de récupération de poudre Fuse Sift et le système de sablage et de polissage Fuse Blast simplifient la phase de post-traitement. Le flux de travail de la chambre de fabrication multiple de la série Fuse rend possible une production continue, tout en minimisant la main-d'œuvre.

Les imprimantes 3D SLS industrielles traditionnelles ont longtemps été la seule option d'impression 3D permettant de fabriquer des pièces destinées à remplacer ou à simuler les plastiques moulés par injection ; mais la plupart des fabricants ne pouvaient se les offrir. Les quelques imprimantes SLS disponibles étaient alors compliquées à utiliser et nécessitaient une infrastructure spéciale, notamment un système de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) et une alimentation électrique industrielle. Elles étaient également très chères : leur prix de départ s'élevait à environ 200 000 € et il fallait compter bien plus pour des solutions complètes. Avec la généralisation de l'impression 3D, la demande de pièces SLS s'est accrue de manière exponentielle, notamment dans les applications de fabrication et d'utilisation finale où la durabilité et la fonctionnalité sont primordiales.

Les prestataires de service et les fabricants sous contrat ont commencé à proposer d'imprimer en SLS pour répondre à la demande de pièces très résistantes, légères et durables. Si la plupart des entreprises n'avaient pas les moyens de s'offrir une machine, elles pouvaient en revanche se permettre de payer quelques centaines de dollars pour une pièce, surtout si l'on compare ce prix aux milliers de dollars qu'elles dépenseraient pour fabriquer un moule requis pour le moulage par injection. De même, la plupart des entreprises n’étaient pas en mesure d’accueillir des machines grand format dans leurs locaux, mais les prestataires de services et les sous-traitants disposaient de l’espace et de la main-d’œuvre qualifiée nécessaires pour les utiliser. 

Les fournisseurs de pièces, en revanche, traitent chaque semaine des centaines, voire des milliers, de demandes de pièces. En fonction de la taille et du volume de la commande, le délai de production d'une pièce peut prendre des semaines, et si une consultation est nécessaire, le processus peut prendre encore plus de temps. Les entreprises qui ne sont pas familières avec les recommandations de conception SLS peuvent vouloir apporter des modifications à leur conception, et les échanges entre le concepteur et le prestataire externe par téléphone, e-mail ou vidéo peuvent encore allonger les délais. Ces mêmes itérations de conception peuvent être réalisées rapidement en interne lorsque le concepteur et le technicien savent comment optimiser le processus d'impression. 

En fin de compte, les coûts et les délais grandissent, ce qui au final diminue les avantages pour lesquels les entreprises choisissent la technologie d'impression 3D SLS. Le processus devient fastidieux et les fabricants utilisent le SLS pour un nombre réduit d'applications, ce qui les prive de tout son potentiel. 

La forte demande de pièces SLS aux prestataires de service est en partie due au nombre croissant d'applications auxquelles le SLS se prête parfaitement. En adoptant le SLS en interne, les fabricants peuvent se démarquer de leurs concurrents, réaliser plus d'itérations, mieux se protéger des problèmes de chaîne d'approvisionnement, et produire des pièces de rechange avec plus d'agilité. 

Les technologies d'impression 3D sont avant tout utilisées pour produire des prototypes. Le prototypage rapide, cependant, devient beaucoup moins rapide lorsque l'utilisateur final, le concepteur, l'ingénieur et le technicien se trouvent tous à des endroits différents. Même si quatre itérations différentes sont envoyées en même temps à un prestataire de service, il faudra peut-être une semaine ou plus pour recevoir ces pièces et commencer à les tester. L'adoption du SLS en interne permet d'éliminer cette semaine d'attente. Le fait de disposer d'une imprimante SLS de la série Fuse en interne permet de centraliser le processus : le prototypage rapide est alors mieux réalisé par des équipes internes qui peuvent collaborer pour concevoir, tester et améliorer les pièces.

Bien que les méthodes de production traditionnelles restent les plus efficaces dans la plupart des cas, il existe quelques situations pour lesquelles il est judicieux de produire des pièces d'utilisation finale avec des imprimantes 3D SLS. Dans ce cas, les fabricants obtiennent un avantage concurrentiel en produisant en interne plutôt qu'en passant par un entrepreneur ou un prestataire de services. 

Pour produire des pièces d'après-vente, les fabricants doivent s'adapter aux changements apportés par l'équipementier. Ce modèle économique exige d'être agile et réactif dans les phases de conception, d'essai et de production. Pour Terra X, fabricant d’accessoires automobiles, la sous-traitance de pièces imprimées en 3D SLS a été un excellent moyen de démarrer les essais de produits tout en se constituant une clientèle. Puis, à mesure que la demande augmentait, ils ont rapatrié la production en interne avec la série Fuse afin d’améliorer leurs marges, de réduire les délais et de raccourcir leurs cycles de développement.

À partir de 2021, des problèmes de chaîne d'approvisionnement ont interrompu les méthodes de fabrication traditionnelles, rendant la production de pièces SLS encore plus pertinente à l'échelle mondiale. Certains clients ont été confrontés à des mois de retard dans la livraison de leurs commandes ; les fabricants ayant réussi à trouver une solution ont donc acquis un avantage concurrentiel. Depuis lors, les guerres commerciales, les droits de douane, les restrictions d’approvisionnement et d’autres événements ont continué de perturber la chaîne d’approvisionnement mondiale, rendant la production nationale plus attrayante pour les petits et moyens fabricants. 

Ceux qui disposaient d'imprimantes SLS en interne ont pu répondre de manière dynamique aux pénuries et s'adapter pour imprimer en 3D des pièces qui auparavant étaient fabriquées de manière traditionnelle. Le flux de travail simplifié et les matériaux optimisés des imprimantes de la série Fuse ont permis aux fabricants de maintenir des coûts de production réduits et de livrer leurs produits aux clients, tandis que leurs concurrents devaient attendre l'arrivée des pièces.

L’impression 3D SLS constitue une solution viable pour les volumes de production, tant en termes de coût par pièce que de délais. Pour des scénarios de production tels qu'une solution de fabrication provisoire, la personnalisation après-vente, la gestion de la chaîne d’approvisionnement et les marchés émergents, l’impression 3D SLS permet une production à la demande et, grâce à l’utilisation de ces imprimantes en interne, offre aux fabricants réactivité, agilité et efficacité. 

Pour les jeunes entreprises qui n'ont pas les moyens de faire des allers-retours entre le moulage par injection et l'impression 3D, utiliser les mêmes méthodes de production que celles auxquelles elles ont déjà recours pour le prototypage en interne est un excellent moyen de lancer un nouveau produit et de générer un flux de revenu stable. En imprimant son produit en interne, une start-up peut se lancer sur le marché, obtenir des retours clients et générer des revenus qu'elle peut ensuite réinvestir dans la R&D ou la fabrication. Elle peut toujours choisir de revenir au moulage par injection une fois la demande stabilisée.

L'adoption du SLS en interne est particulièrement utile pour fabriquer des pièces de rechange destinées à d'autres machines. De plus en plus d'entreprises créent un répertoire numérique de pièces de rechange imprimées en 3D pour les équipements de production. Si une machine a besoin d'une pièce de rechange, le fait de pouvoir l'imprimer en 3D à la demande permet d'économiser des jours de délai en attendant qu'une pièce arrive de l'équipementier ou d'un prestataire de service. Une machine à l'arrêt peut faire perdre beaucoup d'argent, et l'entreprise peut atténuer cette perte en imprimant rapidement une pièce SLS en interne. 

Pour Eaton, client de Formlabs, la série Fuse s’est révélée être une solution clé sur son site de production d’Olean, où sont fabriqués en grande série des équipements pour réseaux électriques. Grâce à l’utilisation de la Fuse 1+ 30W et de Nylon 12 Powder, le site d’Eaton à Olean a pu remplacer la quasi-totalité des consommables de production sur ses chaînes d’assemblage automatisées. Leurs pinces, EOAT, entretoises, fixations, gabarits et boîtiers imprimés en 3D SLS ont amélioré les performances de production, réduit les coûts et rendu leurs opérations de maintenance, de réparation et de révision (MRO) plus efficaces.

La Fuse 1+ 30W offre un prix abordable et un encombrement réduit qui permettent à tout le monde, du petit studio de conception aux grandes entreprises de fabrication, de l'acheter et de l'installer. L'impression 3D SLS de qualité industrielle est maintenant accessible en interne, réduisant les coûts par pièce pour chaque application et accélérant la production. 

Depuis l'introduction de la Fuse 1 en 2020, Formlabs a vendu plus d'imprimantes 3D SLS que n'importe quel autre fabricant d'imprimantes 3D. Les entreprises peuvent démarrer très facilement : le prix est abordable, le format compact et le faible poids facilitent l’installation, et l’expérience utilisateur est simplifiée grâce à l’écosystème de bout en bout composé de l’imprimante, de la Fuse Sift et de la Fuse Blast avec le module Fuse Blast Polishing Module. Avec des matériaux de qualité industrielle tels que Nylon 12 Tough Powder, une véritable poudre TPU, une poudre de nylon blanche facile à teindre et des composites en nylon pour des applications spécialisées, la série Fuse constitue un moyen simple de rapatrier la fabrication en interne. 

Non seulement le système Fuse 1+ 30W, mais aussi les matériaux, le plan de service et la formation sont disponibles pour une fraction du prix des systèmes SLS industriels traditionnels. Pas besoin d'embaucher un technicien spécialisé : toute personne ayant déjà utilisé des imprimantes 3D pourra facilement se mettre à pied d’œuvre grâce à l'interface utilisateur et au flux de travail simplifiés de la Fuse 1+ 30W. Le prix de la Fuse 1+ 30W la rend accessible aux petits fabricants qui auparavant ne pouvaient pas s'offrir un équipement industriel en interne. Ils peuvent désormais accroître leur production, réaliser plus d'itérations et améliorer leurs gammes de produits sans avoir à payer des prestataires de service pour chaque pièce. 

Avec un prix de départ inférieur à 55 000 € pour l’ensemble de l’écosystème (et à moins de 27 000 € pour la seule imprimante), le prix d’entrée de la Fuse 1+ 30W est de 5 à 10 fois inférieur à celui des systèmes SLS industriels traditionnels. Ce coût réduit permet aux fabricants disposant d'un budget moins important d'intégrer le SLS dans leurs activités. Ceux-ci peuvent alors atteindre un retour sur investissement positif plus rapidement, pour un éventail d'applications plus large. Le coût par pièce est lui aussi considérablement réduit, ce qui rend la production de petites séries encore plus avantageuse.

Le flux de travail modulaire permet de faire fonctionner et de post-traiter en continu plusieurs chambres de fabrication, ce qui facilite la production d’un plus grand volume de pièces sans aucun temps d’arrêt. Un taux de renouvellement de la poudre et un algorithme de densité d'agencement améliorés permettent de gaspiller moins de poudre et de mieux la recycler, réduisant ainsi le coût par pièce. Les matériaux les plus couramment utilisés possèdent un taux de renouvellement de 30 % : de nombreux utilisateurs de la Fuse 1+ 30W sont ainsi en mesure d'imprimer sans gaspiller de poudre grâce à l'optimisation du taux de renouvellement de la poudre et de la densité d'agencement. Ces utilisateurs peuvent désormais utiliser toute leur poudre non frittée pour leur prochaine impression, éliminant ainsi le gaspillage et maximisant la capacité de chaque cartouche de poudre. En outre, les paliers de tarification de la poudre en vrac (jusqu’à 45 €/kg) rendent les applications à grand volume encore plus rentables. 
 

Pour vérifier l'affirmation selon laquelle adopter le SLS en interne est à la fois plus rapide et moins coûteux que de commander des pièces auprès d'un prestataire de service, nous allons passer en revue six études de cas. Six pièces différentes, liées à trois applications (prototypage, production de pièces finales et aides à la fabrication) seront imprimées sur des imprimantes Fuse 1+ 30W en interne et envoyées aux quatre principaux prestataires de service américains. Le coût par pièce (comprenant la main-d'œuvre, les matériaux et la livraison) et les délais seront mesurés et comparés. 

Le « temps total » de la fabrication en interne avec la Fuse 1+ 30W sera calculé en additionnant le temps d'impression, le temps de refroidissement et le temps de travail requis pour le post-traitement des pièces dans la Fuse Sift et la Fuse Blast. Le « temps total » pour les pièces SLS fabriquées par le prestataire de services sera calculé en prenant la moyenne des délais, depuis le téléchargement du fichier et la passation de la commande jusqu'à la réception des pièces dans nos locaux. 

Le « coût total » des fabrications réalisées en interne avec la Fuse 1+ 30W sera calculé en additionnant le coût des matériaux et celui de la main-d’œuvre, en supposant un prix de la poudre de 99 €/kg pour le prototypage, de 75 €/kg pour les aides à la fabrication et de 55 €/kg pour la production, ainsi qu’un taux horaire de 17 € pour le personnel chargé de l’impression en interne. Le « coût total » des pièces SLS sous-traitées sera calculé en prenant la moyenne des coûts indiqués pour chaque pièce et les frais d'expédition standard par les quatre bureaux de service. 

En développement de produits, le prototypage rapide est la clé pour obtenir un produit parfait. La possibilité de concevoir, d'apporter de petites modifications, d'imprimer et de tester un modèle physique permet d'innover et d'améliorer un modèle. Si l'impression 3D a ouvert les portes du prototypage rapide à tous les secteurs d'activité, l'impression 3D SLS va encore plus loin, en permettant de fabriquer des prototypes à partir de matériaux fonctionnels et résistants. Cependant, les sociétés hésitent encore entre le prototypage rapide en interne ou la sous-traitance à un prestataire de services. Nous prendrons comme exemples deux prototypes : l'un pour l'industrie automobile, l'autre pour un produit de consommation (matériel de construction). Nous pourrons ainsi comparer le coût et la rapidité du prototypage interne et externe. 

Chaque chambre de fabrication a été optimisée pour contenir le plus grand nombre de modèles possible, ce qui est parfait pour le processus itératif. Une équipe de conception peut décider d'apporter plusieurs modifications à une pièce, et vouloir toutes les essayer en prévision de tests fonctionnels et visuels. Le fait de remplir une chambre de fabrication de la meilleure façon possible leur permet de tester plusieurs prototypes, d'utiliser leur poudre plus efficacement et à moindre coût, sans trop allonger les délais. 

* Le prototypage rapide n’est pas nécessairement effectué en grand volume ; c’est pourquoi nous avons utilisé le coût standard de la poudre, soit 99 €/kg, pour calculer le coût par pièce. Pour ceux qui impriment quotidiennement, la tarification des poudres en vrac constitue un moyen simple de réduire drastiquement le coût par pièce.

** Les utilisateurs de la Fuse peuvent décompacter les chambres de fabrication dans la Fuse Sift lorsque la température interne atteint 50 °C, ce qui survient généralement plusieurs heures avant la fin de la durée complète de « refroidissement supplémentaire ». Dans cet exemple, lorsque l’utilisateur arrive au travail le lendemain matin, la chambre de fabrication est prête à être décompactée, ayant atteint une température inférieure à 50 °C pendant la nuit.

En l’espace d’une semaine de travail normale, un concepteur de produits pourrait travailler sur 25 itérations différentes de ce collecteur en produisant en interne, plutôt que d’attendre sept jours pour recevoir sa première série d’itérations d’un prestataire de services. Bien que, dans les scénarios de prototypage classiques, le délai soit généralement plus déterminant que le coût par pièce, même en fixant le coût de la poudre à son niveau le plus élevé (99 €/kg) et sans remise liée à l’achat de poudre en vrac, l’impression 3D SLS en interne reste ici moins coûteuse que la sous-traitance.

* Comme ci-dessus, le coût des matériaux SLS en interne a été fixé à son niveau le plus élevé possible, soit 99 €/kg, afin de refléter un prototypage à faible volume.

** Comme ci-dessus, le temps nécessaire pour atteindre un « refroidissement approprié », c’est-à-dire le seuil de 50 °C, est généralement inférieur de plusieurs heures à cette estimation, ce qui signifie que les pièces peuvent être post-traitées plus tôt et que la durée totale jusqu’à la pièce est encore plus courte que celle indiquée. 

Comme dans le premier exemple, le temps total nécessaire à la production de ces prototypes permettrait aux propriétaires d'une imprimante SLS de réaliser cinq séries de production complètes par semaine, en imprimant dix itérations du boîtier de perceuse en deux pièces. Par rapport à deux itérations tous les sept jours ouvrés en cas de sous-traitance, une imprimante SLS en interne ouvre la voie à une véritable itération. Chaque nouveau modèle peut présenter une esthétique et une poignée différente, avoir des filets de vis placés à divers endroits, puis être présenté à une équipe responsable le jour suivant.

Comme pour toute application de prototypage, c'est la vitesse d'itération qui compte le plus. Dans ce scénario, le fait d'attendre sept jours ouvrés pour obtenir deux prototypes en cas de sous-traitance peut représenter un défi important pour le processus de développement de produits. Parallèlement, avec l’impression 3D SLS en interne, les concepteurs de produits pourraient imprimer quatre pièces — soit deux boîtiers complets de perceuse — chaque jour.

Une fois le design finalisé et la demande des consommateurs établie, la production des pièces finales peut commencer. Pour les séries de production, la question n'est pas de savoir s'il faut imprimer en 3D par SLS en interne ou par l'intermédiaire d'un prestataire de services, mais de comparer l'impression 3D à d'autres méthodes de fabrication traditionnelles, comme par exemple le moulage par injection.

Comme nous l'avons abordé dans notre livre blanc comparant l'impression 3D SLS au moulage par injection, il existe plusieurs cas de figure pour lesquels il vaut la peine d'imprimer en 3D des pièces finales (pièces d'après-vente, personnalisation, protection contre les problèmes de chaîne d'approvisionnement, etc.). Le coût par pièce et le rendement sont deux des facteurs les plus importants pour calculer le retour sur investissement des différentes méthodes de fabrication. La Fuse 1+ 30W offre une vitesse d'impression rapide, des chambres de fabrication interchangeables, une unité de post-traitement optimisée et une densité d'agencement repensée, ce qui améliore considérablement sa rentabilité.

Nous allons maintenant examiner les différences de coûts et de délais en comparant les séries de production réalisées en interne avec la Fuse 1+ 30W et celles fabriquées par un prestataire de services. Ces scénarios de production utilisent l'algorithme d'agencement de PreForm pour optimiser l'utilisation de la poudre et le taux de renouvellement, ainsi que pour imprimer le plus grand nombre de pièces finales possible.

*Le coût du matériau pour l’impression 3D en interne a été calculé à partir des paliers de remise sur la poudre en vrac, avec la remise la plus faible possible, soit 20 % pour l’achat de 50 kg de poudre à la fois.

**Le temps de main-d’œuvre ne compte que cinq minutes pour la préparation de l’impression (les impressions de production étant souvent prédéterminées ou répétées d’un jour à l’autre), mais prévoit davantage de temps pour l’extraction des pièces dans la Fuse Sift en raison du grand nombre de pièces.

Cette étude de cas sur la production de pédales de vélo montre que 31 pédales peuvent être produites en 33 heures, voire moins si l’on tient compte des durées minimales de refroidissement nécessaires et d’un flux de travail à plusieurs chambres de fabrication. 

Lancer une nouvelle impression chaque matin et de la post-traiter le jour suivant permet de réaliser cinq séries (155 pièces) au cours d'une semaine de travail de cinq jours, et au minimum 690 pièces par mois. À 4,23 $ par pièce, contre plus du double en cas de sous-traitance, l’impression 3D SLS en interne s’impose comme une solution pertinente pour la fabrication d’appoint, les essais de conception en phase précoce et la production de petites séries. Pour les petits fabricants souhaitant produire des séries limitées ou proposer des options de personnalisation, la Nylon 12 Powder imprimée en SLS offre à la fois une résistance élevée, une bonne durabilité et un coût maîtrisé.

**Le coût du matériau pour l’impression 3D en interne a été calculé à partir des paliers de remise sur la poudre en vrac, avec la remise la plus faible possible, soit 20 % pour l’achat de 50 kg de poudre à la fois.

*Le temps de main-d’œuvre ne compte que cinq minutes pour la préparation de l’impression (les impressions de production étant souvent prédéterminées ou répétées d’un jour à l’autre), mais prévoit davantage de temps pour l’extraction des pièces dans la Fuse Sift en raison du grand nombre de petites pièces.

Comme le montre notre livre blanc, le seuil de rentabilité pour le moulage par injection de cet engrenage était proche de 8000 unités par rapport à l'impression 3D SLS sur la Fuse 1. Dans une seule chambre de fabrication de la Fuse 1+ 30W, 320 pièces peuvent être imprimées pour environ 206 €. En utilisant plusieurs chambres de fabrication, un technicien peut lancer une impression chaque jour de la semaine et post-traiter les pièces le jour suivant une fois la chambre refroidie.

Grâce à ce flux de travail, quatre séries de production complètes peuvent être réalisées chaque semaine, pour un total de 1 870 pièces produites par semaine. Une Fuse 1+ 30W utilisée en interne peut produire 8 000 pièces par mois, ce qui offre une alternative intéressante pour la production. En effet, la même durée serait nécessaire pour créer un nouveau moule à injection destiné à la fabrication traditionnelle. En raison des coûts plus élevés par pièce, la sous-traitance est nettement moins rentable. 

Les aides à la fabrication et l’outillage peuvent prendre diverses formes : des pinces personnalisées qui aident les machines automatisées à saisir et positionner les produits plus efficacement, des outillages qui permettent de donner au produit final la géométrie adéquate, ou encore des gabarits et fixations qui soutiennent les processus d’assemblage ou d’assurance qualité (AQ). Toute série de production nécessite un ensemble de ces outils et peut souvent tirer parti de la résistance et de la durabilité offertes par les pièces imprimées en 3D SLS.

Les pièces de rechange présentent un profil de demande similaire : elles ne sont pas nécessaires en grandes quantités, mais lorsqu’une pièce se casse et que la ligne d’assemblage est à l’arrêt, la rapidité et la précision deviennent primordiales. Pour ces applications, le SLS en interne peut être une alternative plus rapide et plus rentable que les pièces en aluminium usinées. 

Notre premier exemple est un outil imprimé par SLS utilisé par Marcus Marienfeld pour façonner des montures de lunettes en titane. La forme de la monture est personnalisée et adaptée par le fabricant aux différentes géométries faciales de ses clients. Chaque monture peut être différente et par conséquent nécessiter un outillage personnalisé. De tels outils personnalisés seraient impossibles à fabriquer avec des méthodes traditionnelles, mais l'impression 3D SLS nous offre cette liberté. Pour cette étude de cas, nous imprimerons 19 formes d'outils différentes dans une seule chambre de fabrication SLS, en optimisant la densité d'agencement et le taux de renouvellement de la poudre. 

Le deuxième exemple est celui d'une pièce de rechange de manivelle : le genre de pièce susceptible de se briser au cours du processus de fabrication et qui doit alors être remplacée par un équivalent rigide et résistant. Comme ces pièces ne seraient de toute façon imprimées qu'à la demande, nous n'en imprimerons qu'une seule, bien que la densité d'agencement et le taux de renouvellement soient moins élevés pour de petites quantités. 

* Le coût du matériau est fixé à 99 €/kg, sans remise, car les aides à la fabrication telles que l’outillage ne sont généralement pas nécessaires dans des volumes suffisamment élevés pour justifier l’achat de poudre en vrac. 

** Le temps de main-d’œuvre tient compte ici d’un temps de préparation à l’impression plus long, de 20 minutes, afin de prendre en considération l’agencement, l’étiquetage et l’orientation de ces outillages de formage présentant de légères différences.

L’outillage destiné à des produits de consommation comme les lunettes est généralement fabriqué une seule fois, puis réutilisé pour produire en grande quantité exactement le même produit. Cependant, dans le cas de Marcus Marienfeld, la diversité des styles de montures proposés implique la fabrication d’un outillage spécifique pour chacun d’eux. Pour des options de personnalisation à faible volume, l’impression 3D SLS en interne permet de produire rapidement des pièces de haute qualité, afin que le travail de pressage des montures en titane puisse commencer le plus tôt possible. Bien que les coûts de la sous-traitance ne soient pas beaucoup plus élevés, le délai de neuf jours ouvrés constitue ici le véritable inconvénient. 

*Le coût de la main-d’œuvre représente ici une part importante du coût total et n’est réparti que sur une seule pièce. Toutefois, dans un scénario réel, cet effet serait atténué par les autres pièces présentes dans la chambre de fabrication, auxquelles un utilisateur aurait ajouté une pièce de rechange à la demande apparue au cours de la journée. 

Le retour sur investissement d'une machine SLS utilisée pour fabriquer en interne des pièces de rechange uniques n'est pas facile à démontrer si l'on ne prend en compte que le coût par pièce. Bien qu’elle soit légèrement plus coûteuse que la sous-traitance auprès d’un prestataire de services, il faudrait néanmoins des centaines, voire des milliers, de ces pièces unitaires pour amortir le coût de l’imprimante.

En fin de compte, la question à se poser est la suivante : préférez-vous que votre chaîne de production soit immobilisée pendant une journée, ou deux semaines ? Bien entendu, tout dépend de la situation, mais cela montre bien que pour les pièces de rechange, l'intérêt d'acheter une imprimante SLS réside avant tout dans la possibilité de remettre rapidement une machine en marche. Chaque heure d'arrêt coûte de l'argent à l'entreprise. Avec une imprimante en interne, vous pouvez obtenir une pièce dès le lendemain et remettre en route l'ensemble du processus de production dans les 24 heures, ce qui peut suffire à amortir le prix de l'imprimante si cela ne se produit qu'une fois.

Dans chacune des études de cas portant sur le prototypage, les séries de production et les aides à la fabrication — à l’exception du dernier cas, celui de la manivelle — le coût de l’impression en interne s’est avéré nettement inférieur à celui de la sous-traitance auprès d’un prestataire de services. Cette comparaison implique que l'imprimante SLS interne a déjà été achetée et que le coût de l'imprimante n'est pas amorti par le coût de production. 

Les rapports de RSI des clients montrent que la plupart des entreprises disposant d’une seule application et d’une demande d’impression SLS suffisante pour utiliser une Fuse 1+ 30W à seulement 10 % de sa capacité auraient intérêt à ajouter une imprimante 3D SLS en interne plutôt que de recourir à la sous-traitance. De plus, une fois qu'une entreprise dispose d'une imprimante SLS en interne, elle peut plus facilement innover et avoir accès à d'autres applications qu'en passant par des sous-traitants.

Pour la plupart des entreprises qui doivent développer de nouveaux produits, la phase de prototypage peut être accélérée de plusieurs mois, et ces résultats montrent que l’acquisition d’une imprimante SLS en interne peut générer un retour sur investissement dès le premier processus de prototypage d’un produit. Les cas d'utilisation du collecteur automobile et de la perceuse électrique prouvent que le prototypage en interne est souvent 10 fois plus rapide et moins cher que l'a sous-traitance. Imprimer de 60 à 80 modèles différents suffit pour atteindre un retour sur investissement positif, ce qui, pour une entreprise qui développe des produits en permanence, prend moins de trois ou quatre mois. 

Pour les séries de production, l'engrenage du plateau tournant et la pédale de vélo montrent que le coût par pièce est nettement inférieur lorsque l'on imprime les pièces en interne. La petite taille des pièces et le bon agencement des pièces dans la chambre de fabrication contribuent à ce résultat. Si vous imprimez de petites pièces, il est très facile d'atteindre une densité d'agencement optimale. Cela permet d'imprimer sans gaspillage, de réutiliser chaque grain de poudre non frittée, tout en gardant un taux optimal de poudre recyclée et de nouvelle poudre. Si vous devez produire des centaines, voire des milliers de pièces d'utilisation finale (production de petites séries, résolution des problèmes de chaîne d'approvisionnement ou échéance imminente), l'utilisation d'une Fuse 1+ 30W offre une solution interne plus rentable et une alternative au cas où l'externalisation ou les méthodes traditionnelles prennent trop de temps.

Pour la première application d'aide à la fabrication (l'outil de formage pour les montures de lunettes), le retour sur investissement est plus conforme aux cas d'utilisation de prototypage et de production en série : si la demande d'impression est suffisante, la machine sera amortie en quelques mois seulement. La création d'outils de ce type est un moyen simple et peu coûteux d'accroître l'accès à la personnalisation. Dans ce scénario, l’utilisateur peut imprimer 19 itérations différentes de la presse d’outillage, correspondant à 19 formes de visage différentes. Le fabricant de lunettes peut alors proposer différentes formes de montures de lunettes adaptées aux différentes formes de visage. 

Les pièces de rechange constituent une exception notable au retour sur investissement rapide qu'offrent le prototypage et les séries de production. Étant donné qu'une seule pièce est nécessaire, les économies ne sont pas si importantes. Mais imaginez un instant ce cas de figure : une pièce d'équipement est cassée et doit être remplacée immédiatement. Le composant cassé interrompt toute la production, et chaque minute d'arrêt peut vous coûter de l'argent. Les options pour trouver des pièces de rechange sont les suivantes :

• La commander auprès du fabricant de la machine 
• Créer un outillage et en mouler/couler/usiner un autre
• Commander une pièce imprimée en 3D auprès d'un prestataire de services 
• Imprimer en 3D la pièce en interne

Lorsque le temps vous est compté, l'option qui permet d'installer une pièce de rechange le plus rapidement possible et de relancer la production est l'impression 3D en interne. 

Le SLS est un moyen idéal de prototyper rapidement et à moindre coût des pièces fonctionnelles, robustes et de qualité industrielle, et constitue une solution viable pour la production rentable de pièces finales en faible à moyen volume. 

Dans ces cas de figure, si vous avez déjà décidé que le SLS constitue la meilleure méthode de production, la décision d'externaliser ces pièces ou de les imprimer en interne est facile à prendre: l'impression de pièces SLS en interne est plus rapide et moins coûteuse. 

Les solutions traditionnelles de fabrication non liées à l’impression 3D restent pertinentes pour des productions de volumes suffisamment élevés et une demande stable et prévisible. Le SLS en interne est une solution viable pour toute production dont les volumes sont faibles ou imprévisibles, qu'il s'agisse de la fabrication de pièces de rechange, de pièces provisoires, de nouveaux produits ou de pièces de remplacement. 

L’écosystème de la série Fuse a rendu l’impression 3D SLS en interne accessible pour la première fois, permettant à des centaines de fabricants de produire des pièces en seulement quelques jours, avec l’ensemble du flux de travail sous leur contrôle. Le processus de communication entre les services, du demandeur aux équipes de conception, d’ingénierie, de techniciens, de tests et en contact avec les clients, peut se dérouler en l’espace d’une semaine.

Une imprimante 3D SLS utilisée en interne redonne au fabricant le contrôle total de sa production. Le prix accessible de la série Fuse, son flux de travail intuitif et sa variété de matériaux de qualité industrielle en font le choix idéal pour ceux qui cherchent à réduire leur dépendance des sous-traitants. 

Déterminer le délai exact du retour sur investissement peut être compliqué, car il faut tenir compte des différentes applications, des matériaux et des calendriers de production. Forte de son expérience avec des centaines de clients de la série Fuse, notre équipe d'experts SLS peut vous aider à planifier un calendrier pour vos pièces spécifiques et à déterminer la rapidité avec laquelle vous pouvez obtenir un retour sur investissement en adoptant le SLS en interne.