Production pièces détachées

Production de pièces détachées en petite série par impression 3D

Il arrive régulièrement qu’une pièce apparemment très simple devienne difficile, voire impossible à remplacer. Une petite pièce en plastique casse, s’use ou disparaît avec le temps et, quelques années plus tard, le fabricant ne la propose plus. L’appareil ou le matériel fonctionne pourtant encore parfaitement. C’est dans ce genre de situation que l’impression 3D peut apporter une solution particulièrement intéressante.

C’est le cas pour cette réalisation, consacrée à la fabrication de pièces détachées en petite série. La demande ne concernait pas plusieurs centaines ou plusieurs milliers de pièces, mais seulement quelques exemplaires. Une quantité trop faible pour envisager la fabrication d’un moule ou une production industrielle traditionnelle, mais suffisamment importante pour que l’impression 3D présente un réel intérêt.

Le point de départ est généralement une pièce existante. Elle peut être cassée, usée, incomplète ou simplement devenue introuvable dans le commerce. Lorsque le modèle d’origine est encore disponible, nous pouvons nous en servir directement pour relever les dimensions et comprendre son fonctionnement. Lorsqu’il ne reste qu’un exemplaire endommagé, le travail demande un peu plus d’observation.

Dans ce type de projet, la première étape consiste donc à comprendre à quoi sert réellement la pièce. Cela peut sembler évident, mais c’est important. Une pièce détachée ne doit pas seulement avoir la bonne forme : elle doit aussi pouvoir être remontée correctement, supporter les contraintes auxquelles elle sera soumise et s’intégrer avec les éléments qui l’entourent.

Nous commençons par relever les dimensions utiles de la pièce. Selon les cas, cela peut être fait à l’aide d’un pied à coulisse, à partir de plans existants ou directement par comparaison avec les éléments sur lesquels la pièce doit venir se monter. Certaines dimensions sont particulièrement importantes, notamment les entraxes, les diamètres de perçage, les épaisseurs et les zones de contact.

Une fois ces informations réunies, nous pouvons recréer la pièce en 3D. Cette étape est souvent plus intéressante que la simple reproduction d’un objet, car elle permet de réfléchir à la manière dont la pièce va être fabriquée. Il faut notamment tenir compte des possibilités et des limites de l’impression 3D FDM.

Dans certains cas, la première version imprimée sert presque de prototype. Elle permet de vérifier l’encombrement et l’assemblage avant de lancer la petite série. Si un ajustement est nécessaire, le modèle numérique peut être modifié rapidement. Une cote peut être corrigée, un trou légèrement agrandi ou une partie renforcée. Il n’est donc pas nécessaire de recommencer tout le processus de fabrication.

Produire seulement la quantité nécessaire

L’un des grands intérêts de cette méthode apparaît lorsque la demande porte sur une petite quantité. Pour une pièce qui n’est plus fabriquée industriellement, produire quelques exemplaires par impression 3D peut être beaucoup plus cohérent que de mettre en place une fabrication traditionnelle.

Il n’est pas nécessaire de fabriquer plusieurs centaines de pièces pour amortir un outillage. Nous pouvons produire uniquement la quantité réellement nécessaire : quelques exemplaires pour réparer plusieurs appareils, constituer un petit stock ou répondre à une demande ponctuelle.

Cette possibilité est également intéressante lorsqu’une entreprise possède un ancien équipement dont certaines pièces sont devenues difficiles à trouver. Il n’est pas toujours rentable pour un fabricant de relancer une production pour quelques pièces. En revanche, une petite série réalisée en impression 3D peut permettre de prolonger l’utilisation du matériel.

C’est aussi une manière de lutter, dans certains cas, contre le remplacement systématique d’un équipement pour une simple pièce plastique. Une petite pièce peut parfois suffire à remettre en service un ensemble beaucoup plus important.

De la pièce unique à la petite série

Une fois le modèle validé, plusieurs exemplaires peuvent être fabriqués avec les mêmes paramètres. C’est là que l’impression 3D prend tout son intérêt pour les petites séries.

Le fichier numérique devient en quelque sorte le modèle de référence de la pièce. Il peut être conservé et réutilisé ultérieurement si une nouvelle demande apparaît. Il est ainsi possible de produire cinq, dix ou davantage d’exemplaires sans avoir à reconcevoir la pièce à chaque fois.

Le choix du matériau dépend bien entendu de l’utilisation prévue. Pour certaines pièces, le PLA peut convenir parfaitement. Pour des pièces soumises à davantage de contraintes, à des chocs ou à des variations de température, nous pouvons nous orienter vers du PETG, de l’ABS, de l’ASA ou d’autres matériaux adaptés à l’usage.

L’objectif n’est pas forcément de reproduire exactement le matériau utilisé à l’origine. Ce qui nous intéresse avant tout est d’obtenir une pièce qui remplisse correctement sa fonction et qui soit adaptée aux conditions dans lesquelles elle sera utilisée.

Une solution pour prolonger la durée de vie des objets

Ce type de réalisation représente finalement une petite partie assez intéressante de notre activité, parce qu’il part d’un problème très concret : « cette pièce n’existe plus, mais j’en ai besoin ».

L’impression 3D permet alors de passer d’une pièce introuvable à une pièce fabriquée à la demande. Il ne s’agit pas forcément de réaliser quelque chose de spectaculaire. Bien souvent, la pièce terminée est un petit élément qui passe presque inaperçu une fois remonté sur son appareil. Pourtant, son rôle peut être essentiel.

C’est justement ce que nous apprécions dans ce type de projet chez OBJET MAKER. Une pièce peut être unique ou produite en petite série, simple ou relativement complexe, ancienne ou conçue récemment. Dans tous les cas, le principe reste le même : partir d’un besoin réel, comprendre la fonction de la pièce, la modéliser si nécessaire, réaliser un premier exemplaire, effectuer les ajustements et produire ensuite la quantité souhaitée.

La production de pièces détachées en petite série par impression 3D constitue donc une alternative intéressante lorsque les solutions traditionnelles ne sont plus adaptées. Elle permet de fabriquer uniquement ce dont on a besoin, sans minimum de production important, tout en conservant la possibilité de modifier ou d’améliorer le modèle au fil des essais.

Pour nous, c’est aussi l’un des aspects les plus concrets de la fabrication additive : ne pas simplement imprimer un objet, mais redonner une utilité à un équipement existant en fabriquant la pièce qui lui manquait.