Un logiciel révèle l’imprimabilité 3D de votre produit

La fabrication additive (ou impression 3D) rend les pièces industrielles plus rapides, moins chères et meilleures, mais pas toujours. En fonction de la pièce, de son utilisation, de sa composition, du nombre dont vous avez besoin et de la rapidité avec laquelle vous en avez besoin, la fabrication additive peut être un avantage considérable, voire ne pas avoir de sens du tout.

Comment savez-vous?

Un nombre croissant d’éditeurs de logiciels s’attaquent à cette question. Leurs plates-formes analysent votre pièce, l’ensemble de votre inventaire de pièces numériques ou même le plan numérique d’un produit entier, comme une voiture, et découvrent quelles pièces, des petites soupapes aux essieux entiers, sont susceptibles d’être moins chères, plus efficaces, plus puissantes ou plus rapides. à réaliser grâce à la fabrication additive par rapport à votre méthode de fabrication traditionnelle actuelle.

Une jeune entreprise israélienne appelée Castor propose ce que le co-fondateur et PDG Omer Blaier dit être un système d’aide à la décision pour l’utilisation de l’impression 3D industrielle pour les pièces d’utilisation finale. La plupart des fabricants ont du mal à identifier exactement si, quand et où appliquer la fabrication additive, dit-il.

Castor démystifie l’impression 3D en fournissant des données comparatives qui montrent où et pourquoi l’impression 3D est la meilleure option que le moulage par injection, l’usinage CNC, le forgeage ou d’autres procédés de fabrication traditionnels. Il utilise votre fichier de pièce numérique existant (ou une illustration 2D) et analyse son imprimabilité 3D. Le logiciel détermine quelle technologie d’impression 3D pourrait s’appliquer et quels matériaux offriraient les mêmes (ou meilleures) fonctionnalités et performances que vos pièces actuelles. Ensuite, il effectue une analyse financière de l’impression 3D par rapport à la fabrication traditionnelle.

La plupart du temps, l’impression 3D n’est pas la solution. Et c’est le point clé qui sous-tend l’adoption plus large de la fabrication additive. Il est rarement logique financièrement pour les fabricants de simplement échanger le moulage par injection ou l’usinage pour l’impression 3D exactement de la même pièce.

Sur les 30 000 pièces que Castor a analysées l’année dernière, 70 % n’étaient pas adaptées à la fabrication additive, explique Blaier. Environ 20 % convenaient, mais seulement avec quelques modifications de conception, et parmi celles-ci, seule la moitié d’entre elles ont été envoyées au devis (ce qui signifie qu’elles avaient un potentiel financier) et à la fin, seule la moitié d’entre elles ont été envoyées à l’impression. En fin de compte, environ 600 des 30 000 pièces (soit 2 %) ont été imprimées en 3D.

Ce chiffre correspond à ce que la consultante en fabrication additive Sonja Rasch voit dans son entreprise Materialise, un fabricant de logiciels et l’un des plus grands fabricants mondiaux de conception technique et d’additifs à la demande. Sur 10 000 pièces, peut-être 10 conviennent généralement à l’impression 3D, dit-elle. Avec des pièces métalliques, 99% du temps où vous substituez une version imprimée en 3D à la version produite de manière conventionnelle, cela ne sera jamais rentable. Il faut vraiment avoir des pièces très complexes pour que ça ait du sens, ce qui est rare.

L’aiguille imprimée en 3D dans une botte de foin

Là où l’impression 3D est l’analyse de rentabilisation rentable, c’est lorsque les pièces sont repensées pour la fabrication additive. Cela signifie que la pièce est optimisée pour tirer parti des avantages uniques de l’impression 3D, tels que la consolidation de plusieurs pièces en une seule pièce, la personnalisation de chaque pièce, l’allègement des pièces en utilisant un remplissage en treillis ou la suppression de l’excès de matériau, l’amélioration des performances en imprimant des structures internes telles que comme canaux pour les échangeurs de chaleur.

Un client que Rasch cite comme exemple est le fabricant de vélos Pinarello, qui est venu à Materialise avec un composant qu’ils voulaient rendre un peu plus léger. Ils pensaient que l’impression 3D serait la solution. Le premier calcul, cependant, pour imprimer en 3D leur pièce existante telle quelle était beaucoup plus cher que leur méthode actuelle.

Ensuite, nous avons repensé le composant et avons considérablement réduit le coût de l’impression 3D, explique Rasch. Ensuite, en optimisant davantage la conception pour supprimer les structures de support, qui prennent du temps et du travail à retirer, et en rationalisant le processus d’impression pour la vitesse et pour obtenir plus de pièces imprimées dans chaque lot d’impression, le coût a été encore réduit. Bien sûr, la pièce optimisée est unique, la moitié du poids et un meilleur fonctionnement, ce qui est devenu l’analyse de rentabilisation de l’entreprise pour l’impression 3D. Materialise est désormais en mesure d’imprimer en 3D 2 000 composants par mois pour l’entreprise.

Materialise utilise également un outil d’analyse de pièces appelé 3D Part Barometer, que l’entreprise utilise depuis 15 ans pour présélectionner des pièces en fonction de leur forme, de leur taille, de leur quantité et d’autres facteurs susceptibles de se qualifier pour l’impression 3D. Après ce premier tri, des consultants humains prennent le relais.

Le logiciel ne vous apportera que 50% du chemin, dit Rasch, le reste consiste à identifier les pièces à reconcevoir et les processus à optimiser pour l’impression 3D, et vous trouverez alors encore plus de cas où l’impression 3D est rentable.

Là où les consultants de Materialise utilisent leurs décennies d’expertise et d’expérience, Castor automatise. Cela ne veut pas dire que Castor n’a pas de personnel pour vous aider, c’est le cas, ou que Materialise ne prévoit pas de proposer une solution logicielle de contrôle des pièces, c’est le cas. La différence est que les progrès des logiciels associés à des montagnes de données de fabrication additive permettent à ces plates-formes d’en faire plus aujourd’hui que jamais auparavant.

Améliorez vos pièces

Castor suggère également des modifications de conception qu’un ingénieur pourrait suivre pour utiliser davantage les avantages de la fabrication additive, déclare Blaier. Castor peut identifier les pièces adjacentes qu’il est logique de combiner en une seule pièce et mettre en évidence les opportunités de réduction de poids. Nous ne sommes pas une entreprise d’optimisation de la topologie ou de conception générative, mais nous sommes très bons pour identifier les pièces volumineuses et montrer le potentiel maximal des additifs en matière de réduction de poids, ce qui est crucial pour nos clients de l’automobile, de l’aérospatiale et des dispositifs médicaux.

Les équipementiers, les fournisseurs de niveau 1 et tous les types de fabricants clés en main et sous contrat recherchent des moyens de réduire les coûts, de surmonter les obstacles de la chaîne d’approvisionnement, de livrer les pièces plus rapidement et de réduire les stocks permanents.

Surtout en ce qui concerne les pièces de rechange, les entreprises constatent que le coût de la fabrication additive à la demande est inférieur à celui de la fabrication traditionnelle d’une quantité minimale de pièces qui ne seront peut-être jamais utilisées, puis de les entreposer ou d’attendre des mois pour des pièces d’un fournisseur étranger. .

La startup française SpareParts 3D propose une plateforme logicielle baptisée DigiPart basée sur le machine learning qui permet de parcourir des inventaires entiers de pièces pour identifier les meilleurs candidats technico-économiques à la fabrication additive. Il peut également créer votre inventaire numérique prêt pour l’impression 3D et recommander des fournisseurs d’impression 3D à la demande dans le monde entier.

Un client de DigiPart, une entreprise pétrochimique américaine disposant d’un stock de pièces de rechange de plus de 400 000 références, souhaitait réduire les coûts de stockage en produisant des pièces à la demande et en raccourcissant les délais de livraison des pièces, telles que les pièces forgées ou coulées. SpareParts 3D, grâce à son logiciel couplé à du conseil (car toutes les pièces n’avaient pas de fichiers numériques) a permis d’identifier les pièces les mieux adaptées à l’impression 3D de manière à générer des économies.

La première pièce produite était une lame qui avait généralement une quantité minimale de commande de 10 unités, mais la consommation annuelle moyenne était d’une seule lame. La production de la pièce avec l’impression 3D a coûté un peu plus de 1 000 dollars, plus un service de rétro-ingénierie d’environ 860 dollars, contre 860 dollars par lame pour la fabrication conventionnelle. En ne produisant que la seule unité dont ils avaient besoin, ils ont réduit de près de 7 000 $ l’argent dépensé la première année. Sur 10 ans, en tenant compte des coûts de stockage standard de l’industrie de 20 % par an, ils ont économisé près de 600 $ par pièce.

Les pièces de rechange sont notre objectif principal car le marché des pièces de rechange est l’un des plus inefficaces du point de vue de la chaîne d’approvisionnement, déclare Christian Darquier, vice-président des ventes de SpareParts 3Ds. Les 2 à 3 dernières années, avec le Covid et les conflits, ont fait comprendre ce point de manière très douloureuse à un nombre croissant d’entreprises, qui se tournent désormais vers la fabrication additive pour passer à une chaîne d’approvisionnement hybride.

Une toute nouvelle catégorie de logiciels

Regrouper une analyse technique et technique approfondie des fichiers de pièces numériques avec une considération de conception, soutenue par une base de données détaillée des propriétés des matériaux et des capacités de l’imprimante 3D, le tout alimenté par des algorithmes d’analyse des coûts, a l’étoffe d’une toute nouvelle catégorie de logiciels.

Les produits d’entreprises telles que Castor et 3YourMind, basée à Berlin, sont à l’avant-garde pour permettre à davantage d’entreprises de tirer parti des avantages de l’impression 3D industrielle, et les investisseurs l’ont remarqué. Castor est soutenu par les investissements de XeroxXRX
et Evonik Venture Capital, tandis que 3YourMind, qui fabrique des logiciels pour aider les entreprises à trouver, qualifier et imprimer des pièces en 3D pour la fabrication à la demande, est soutenu par une multitude d’investisseurs ayant levé plus de 32 millions de dollars de financement sur plusieurs tours.

Avec le logiciel 3YourMind, l’identification des pièces n’est qu’une part du gâteau. L’entreprise propose des modules pour la gestion du cycle de vie complet de votre fabrication à la demande (non limitée aux pièces imprimables en 3D). Pourtant, trouver des pièces avec la meilleure analyse de rentabilisation est toujours le point de départ.

3YourMinds AM Part Identifier est un outil pour mettre en évidence les meilleurs cas d’utilisation dans l’inventaire des pièces d’une entreprise, mais ce n’est pas une boîte magique.

Nous avons appris qu’il ne suffit pas d’identifier une pièce et de montrer une analyse de rentabilisation, mais qu’il est également nécessaire de rendre une pièce imprimable, explique Aleksander Ciszek, PDG de 3YourMind. Actuellement, des connaissances d’expert sur les bonnes propriétés des matériaux, la technologie de production et les paramètres sont nécessaires pour effectuer la refonte. Chaque analyse de rentabilisation de 3YourMind est capturée dans le logiciel afin que les algorithmes en tirent des enseignements. Une fois que ses algorithmes adaptés à des cas d’utilisation, des industries, des technologies et des étapes spécifiques de la chaîne d’approvisionnement ciblent les composants candidats idéaux, les experts techniques de l’entreprise prennent le relais et les adaptent aux besoins spécifiques du portefeuille de produits de l’entreprise.

Le géant ferroviaire allemand Deutsche Bahn, par exemple, s’est tourné vers 3YourMind lorsqu’il a eu besoin d’intensifier ses initiatives d’impression 3D pour produire plus rapidement des pièces de rechange dans toute l’organisation, réduire les coûts de production et renforcer la résilience de la chaîne d’approvisionnement. Avec seulement quelques experts en fabrication additive dans l’entreprise, identifier et qualifier quelles pièces de rechange parmi des dizaines de milliers serait écrasant. Le logiciel a non seulement identifié les pièces, mais a également permis aux employés de toute l’organisation de soumettre leurs idées de pièces. Le logiciel et la centralisation des données ont fait passer le nombre de pièces sélectionnées pour une éventuelle impression 3D de 1 sur 50 à 2 sur 3, selon 3YourMind.

Au fur et à mesure que les logiciels de ce domaine émergent se développent, mûrissent et deviennent plus complexes, nous pourrions les voir jouer un rôle beaucoup plus important dans les écosystèmes plus larges des outils de conception assistée par ordinateur et des logiciels de gestion du cycle de vie des produits.

Considérez Castor comme un bot qui parcourt l’ensemble de la conception de votre produit et du jour au lendemain, il vous le dit ; voici 10 pièces qui peuvent vous faire économiser un demi-million de dollars si vous choisissez de changer leur méthode de production.