Séries d’accessoires industriels

Impression 3D en série de pièces et accessoires industriels pour chaîne de production

L’impression 3D est souvent associée aux prototypes, aux objets personnalisés ou aux petites pièces réalisées à l’unité. Pourtant, elle trouve également sa place dans un environnement industriel, notamment pour fabriquer des accessoires et des pièces destinés directement à une chaîne de production.

C’est dans ce contexte que nous avons réalisé une série de pièces imprimées en 3D pour répondre à des besoins très concrets sur une ligne de fabrication. Ici, l’objectif n’était pas de réaliser un objet pour le plaisir de faire une impression 3D. Les pièces avaient une fonction précise et devaient être utilisées directement par les opérateurs dans leur travail quotidien.

Ce type de projet commence généralement par un problème assez simple à expliquer : une pièce manque, un accessoire doit être adapté, un support n’existe pas dans le commerce ou un élément utilisé sur la chaîne de production pourrait être amélioré. Dans un environnement industriel, ces petits détails peuvent rapidement devenir gênants lorsqu’ils ralentissent une opération ou compliquent le travail des personnes qui utilisent les machines.

L’intérêt de l’impression 3D est justement de pouvoir apporter une réponse relativement rapidement.

Partir du besoin réel

Pour cette réalisation, nous avons commencé par regarder l’utilisation concrète des pièces. C’est une étape que nous considérons comme importante, car une pièce destinée à une chaîne de production ne peut pas être conçue uniquement à partir de ses dimensions.

Il faut comprendre comment elle va être utilisée, par qui, à quel endroit et dans quelles conditions.

Un support peut être manipulé plusieurs dizaines de fois par jour. Un guide peut être soumis à des frottements répétés. Une cale doit conserver ses dimensions. Un accessoire peut devoir être démonté régulièrement pour permettre le nettoyage ou la maintenance.

Tous ces éléments ont une influence sur la conception et sur le choix du matériau.

Dans certains cas, nous partons d’une pièce existante. Dans d’autres, le client dispose d’un plan ou d’un fichier 3D. Il arrive également que la demande commence simplement par quelques mesures et une explication du fonctionnement souhaité. À partir de ces informations, nous pouvons concevoir le modèle destiné à être imprimé.

Concevoir pour fabriquer

Une fois le besoin compris, la conception 3D permet de travailler sur la forme de la pièce avant de lancer la production.

L’avantage est de pouvoir faire évoluer rapidement le modèle. Un trou peut être déplacé, une fixation modifiée, une paroi renforcée ou une dimension ajustée. Pour une pièce industrielle, ces possibilités sont particulièrement utiles car la première version n’est pas toujours la bonne.

Nous réalisons généralement un premier exemplaire afin de vérifier son intégration sur la machine ou sur le poste de travail. Cette étape permet de contrôler les dimensions mais aussi des choses beaucoup plus simples : est-ce que l’opérateur peut facilement saisir la pièce ? Est-ce qu’elle se positionne correctement ? Est-ce qu’elle gêne un autre élément ? Est-ce qu’elle peut être retirée rapidement ?

Ces essais sont parfois à l’origine de petites modifications qui améliorent considérablement l’utilisation finale.

Passer du prototype à la série

Une fois le modèle validé, la fabrication en série peut commencer.

C’est ici que l’impression 3D devient particulièrement intéressante pour les quantités intermédiaires ou les séries qui restent relativement limitées. Il n’est pas nécessaire de fabriquer un moule ou de mettre en place une chaîne de fabrication dédiée pour produire quelques dizaines de pièces.

Le même fichier peut être utilisé pour fabriquer les différents exemplaires avec les mêmes dimensions et les mêmes paramètres.

La quantité produite peut également évoluer en fonction des besoins. Une première série peut être réalisée pour équiper un poste de production, puis une nouvelle série quelques semaines ou quelques mois plus tard si d’autres postes doivent être équipés.

Cette souplesse est difficile à obtenir avec certains procédés de fabrication traditionnels, particulièrement lorsque les volumes restent faibles.

Le choix du matériau

Le matériau utilisé est choisi en fonction de l’utilisation de chaque pièce.

Pour certaines applications, le PLA peut être suffisant, notamment lorsqu’il s’agit d’un accessoire peu sollicité et utilisé dans un environnement relativement stable. Pour des pièces qui doivent supporter davantage de contraintes, nous pouvons nous orienter vers du PETG, de l’ABS, de l’ASA ou d’autres matériaux techniques selon les besoins.

Le choix ne se fait donc pas uniquement en fonction de la facilité d’impression. Il faut également prendre en compte les contraintes mécaniques, les frottements, la température, l’environnement de travail et la durée d’utilisation recherchée.

L’impression 3D permet également d’adapter les paramètres de fabrication à la fonction de la pièce. L’épaisseur des parois, le remplissage ou l’orientation d’impression peuvent être modifiés pour renforcer certaines zones.

Des pièces simples, mais utiles

Ce qui est assez intéressant dans ce type de réalisation, c’est que les pièces fabriquées ne sont pas forcément spectaculaires.

Il peut s’agir d’un support, d’une butée, d’un guide, d’une cale, d’un capot, d’une protection ou d’un petit accessoire destiné à faciliter une opération. Une fois installé sur la chaîne de production, l’objet peut même devenir presque invisible.

Pourtant, c’est souvent précisément ce genre de petite pièce qui apporte une amélioration au quotidien.

Une pièce bien conçue peut permettre de positionner plus rapidement un élément, d’éviter une erreur de manipulation, de protéger une partie d’une machine ou simplement de rendre une opération répétitive plus confortable pour l’opérateur.

Dans ce contexte, la valeur de l’impression 3D ne se mesure pas forcément à la taille de la pièce. Elle se mesure plutôt à l’utilité qu’elle apporte.

Une fabrication adaptée aux besoins industriels

Cette réalisation nous a permis de travailler sur une problématique que nous rencontrons régulièrement : fabriquer uniquement ce qui est nécessaire, dans la quantité nécessaire.

L’impression 3D ne cherche pas ici à remplacer systématiquement les procédés industriels traditionnels. Pour de très grandes séries, d’autres techniques peuvent évidemment être plus adaptées. En revanche, pour des pièces spécifiques, des accessoires de production, des petites séries ou des éléments qui doivent régulièrement évoluer, elle apporte une vraie souplesse.

Le fichier 3D constitue également une sorte de référence numérique. Si une pièce doit être remplacée ou si un nouveau poste doit être équipé, il est possible de relancer une fabrication à partir du modèle validé.

Cela permet aussi de conserver une certaine indépendance vis-à-vis des pièces standard. Lorsqu’un besoin particulier apparaît sur une chaîne de production, il n’est pas toujours nécessaire de chercher longtemps un accessoire existant qui corresponde exactement au problème rencontré.

Il est parfois plus simple de concevoir directement la pièce dont on a besoin et de la fabriquer en impression 3D.

Une autre façon d’utiliser l’impression 3D

Cette réalisation représente bien l’un des usages que nous apprécions particulièrement chez OBJET MAKER.

L’impression 3D n’est pas seulement utilisée pour fabriquer des objets de démonstration ou des prototypes. Elle peut également entrer directement dans le fonctionnement quotidien d’une entreprise.

Un fichier, quelques mesures, un premier essai, une modification si nécessaire, puis une petite série : le processus reste relativement simple et permet de répondre à des besoins très spécifiques.

Pour nous, c’est finalement l’un des grands intérêts de la fabrication additive. Partir d’un problème concret rencontré sur le terrain et arriver à une pièce réellement utilisée par les personnes qui travaillent sur la chaîne de production.

Même lorsqu’il ne s’agit que de quelques dizaines de pièces, l’impression 3D peut alors devenir un véritable outil de production complémentaire, capable de fabriquer rapidement des accessoires adaptés au poste de travail et de faire évoluer les solutions au fur et à mesure que les besoins industriels changent.