Pour continuer la célébration de notre 30e anniversaire, nous mettons ce mois-ci à l'honneur l'une des technologies d'impression 3D les plus populaires: la modélisation par dépôt fondu (FDM). Chaque mois depuis notre anniversaire en juin de cette année, nous nous sommes penchés en profondeur sur une technologie différente pour montrer qu'il n'existe pas d'approche unique de l'impression 3D. Poursuivez votre lecture pour découvrir pourquoi les atouts de FDM mènent à des impressions durables et pourquoi il s'agit de la référence incontournable de l'aérospatiale et d'autres industries qui reposent sur une fabrication certifiée.
Comme le dit notre directeur de production pour FDM, Christof Van Poucke, «FDM est globalement une excellente technologie avec laquelle travailler. C'est rapide, ce qui est idéal pour le prototypage et les pièces finales en petites quantités de petites tailles. »
Bien que les machines FDM soient l'une des technologies les plus courantes pour les imprimantes à domicile, les clients se tournent vers i.materialise pour atteindre le niveau supérieur de l'impression 3D. Nos machines de qualité commerciale fournissent des détails plus fins, des impressions plus grandes et une meilleure qualité.
i.materialise imprime des conceptions 3D en ABS à l'aide de la technologie FDM, et la société mère d'i.materialise, Materialise, est en mesure de proposer une sélection plus large, notamment des plastiques techniques pour l'industrie aérospatiale.
Depuis son arrivée chez Materialise en 2003, FDM s'est avérée être un complément fiable à notre offre, tant en termes de propriétés mécaniques dans le temps que de qualité des impressions. Un facteur majeur contribuant à sa fiabilité est la durabilité des matériaux: la gamme de matériaux disponibles sur FDM est non seulement étendue, mais comprend certains plastiques qui sont connus pour leurs excellentes propriétés, y compris l'ignifugation, la manipulation de charges lourdes, la résistance thermique et plus. Un autre facteur majeur est la technologie elle-même: c'est une technologie stable qui nous permet de produire à plusieurs reprises les mêmes pièces et, à partir de ces itérations, d'atteindre un haut niveau de précision.
En outre, les ressources de connaissances de Materialise signifient que nous pouvons offrir à nos clients plus qu'une simple impression: «Materialise a des décennies d'expérience dans la préparation de données et la conception pour l'impression 3D. Cela signifie que nous travaillons avec les clients pour fabriquer des pièces mieux adaptées à l'impression 3D, comme la combinaison de pièces pour créer une pièce sans assemblage ou la réduction du volume pour rendre les impressions plus légères tout en conservant la même résistance. Nous avons également des fonctionnalités supplémentaires à portée de main, telles que l'ajout de structures de remplissage et le renforcement des nervures, l'ajustement de l'épaisseur de la paroi et des lignes de contour, et d'autres techniques de personnalisation », explique Christof.
Excellent match pour la fabrication certifiée
Assurer une impression 3D cohérente et de haute qualité à chaque fois est essentiel dans des secteurs tels que l'aérospatiale, l'automobile et la locomotive afin de protéger les passagers. C'est pourquoi il existe une série de certifications que les entreprises doivent acquérir et maintenir pour devenir fournisseur.
Les trois aspects les plus importants de la fabrication certifiée sont la fiabilité, la répétabilité et la qualité. FDM coche ces trois cases, ce qui en fait une excellente correspondance.
Ce processus de fabrication certifié comporte une chaîne d'étapes rigoureuses. Il y a un certain nombre de résultats de processus qui doivent être examinés, y compris les croix de traction, de densité et de dimension. De plus, ceux-ci doivent être examinés dans le temps et en fonction de la machine. Les réglages sur les machines elles-mêmes sont contrôlés par un ensemble fixe de paramètres.
Comme le dit Christof, «Le contrôle des changements est très important lorsqu'il s'agit de fabrication certifiée. Chaque fois que nous effectuons des ajustements sur les machines, nous devons refaire une validation complète de la machine avant qu'elle ne puisse être opérationnelle. Nous testons si les pièces sont aussi solides qu'avant et si les dimensions sont toujours les mêmes. Il y a donc beaucoup de vérifications «dans les coulisses» pour ainsi dire. »
Materialise dispose de plus de 35 machines FDM de qualité commerciale à notre siège social de Louvain, en Belgique uniquement.
Ensuite, il y a des conditions environnementales qui pourraient également affecter les pièces. «Nous surveillons en permanence l'humidité et la température dans nos salles FDM. Si nous dépassons un certain seuil, nous savons que les pièces ne satisferont pas nos exigences de qualité », déclare Christof.
Certifications aérospatiales
La fiabilité, la capacité à contrôler les paramètres et la gamme de matériaux certifiés de FDM en font l'outil idéal pour la fabrication certifiée, sur laquelle repose l'industrie aérospatiale.
Les impressions FDM sont une excellente solution pour répondre aux besoins de l'industrie aérospatiale.
De plus, Materialise est certifié selon les normes EN9100 et EASA Part 21G, ce qui signifie que nous sommes un fabricant agréé de pièces aérospatiales prêtes au vol. Les deux certifications font honneur au système de gestion de la qualité Materialise, avec un accent particulier sur la documentation et la traçabilité pour l'aérospatiale.
«Une traçabilité complète est extrêmement importante lorsqu'il s'agit de fabrication certifiée. Nous devons approuver les fournisseurs auprès desquels nous obtenons nos matières premières, et chaque lot de matériaux est inspecté à l'arrivée pour vérifier s'il respecte les spécifications définies. Si ce n'est pas le cas, nous devons le mettre en quarantaine et le renvoyer », déclare Christof.
Toutes ces étapes nécessitent une journalisation diligente de tous les détails sur la production de chaque pièce spécifique, qui se fait via le logiciel Materialise Streamics. Les données sont conservées pendant 15 ans au cas où, par exemple, un fournisseur rappelle un lot de matières. Cette mesure nous permettrait de suivre toutes les pièces produites à partir de ce lot de matériaux spécifique et d'en informer les clients.
Collaboration avec Airbus
«Airbus est venu pour la première fois à Materialise pour la fabrication additive de pièces volantes en 2015. FDM était la meilleure solution en termes de technologie en raison de la stabilité et de la répétabilité de ses processus, en combinaison avec des plastiques techniques de haute qualité, tels que Ultem», déclare Gert Brabants , Chef de projet aérospatial.
L'une des principales raisons pour lesquelles Airbus s'est tourné vers la fabrication additive est la production en petites séries. Selon Gert, «Si vous souhaitez utiliser le moulage par injection pour la fabrication, vous produisez environ mille pièces en un mois. Si vous n'avez besoin que de quelques pièces par mois, la fabrication additive est logique car vous n'avez pas besoin d'entreposer les pièces supplémentaires et vous n'avez pas les coûts de changement typiques dans votre ligne de production.
«Du point de vue de la chaîne d'approvisionnement, cela a également beaucoup de sens. Au lieu de gérer des centaines de fournisseurs produisant quelques pièces en petites séries, une entreprise comme Airbus peut produire des centaines de pièces sur une ligne de production flexible, comme les offres de fabrication additive. »
FDM a encore un autre avantage en matière d'aérospatiale, qui est un délai court. «Chaque heure de mise à la terre d'un avion pour réparation et maintenance peut coûter jusqu'à 100 000 €. Cela signifie que s'il y a des pièces qui doivent être remplacées, elles doivent être garanties pour être livrées dans un délai très précis. De cette façon, l'équipage a le rôle en main et peut faire les ajustements nécessaires rapidement », explique Gert.
Post-traitement certifié
Depuis sa collaboration avec Airbus en 2015, Materialise a des pièces imprimées en 3D qui sont à la fois visibles pour les passagers et cachées de la vue. Par exemple, Materialise a fourni des milliers de supports et de guides de câbles pour plusieurs familles d'avions, et en 2018, Materialise a fabriqué la toute première partie visible imprimée en 3D sur un avion commercial Airbus.
La toute première partie visible imprimée en 3D sur un avion Airbus était un panneau d'espacement destiné à moderniser un avion A320 en 2018.
La pièce était un panneau d'espacement pour le compartiment à bagages supérieur. Materialise a non seulement été en mesure de livrer rapidement la pièce personnalisée à un prix avantageux pour les petites séries, mais l'impression 3D pourrait également rendre la pièce 15% plus légère.
«C'est l'un des premiers exemples où nous avons vraiment utilisé tous les avantages de la fabrication additive. Lorsque nous commençons à concevoir pour la FA, nous pouvons exploiter beaucoup plus de son potentiel. Non seulement des économies de coûts pour les petites séries et les avantages de la chaîne d'approvisionnement, mais également des économies de poids, des intégrations de pièces et une complexité de conception accrue peuvent être réalisées sans augmenter les coûts », déclare Gert.
Et l'un des autres facteurs majeurs? Le post-traitement de la pièce peut être effectué chez Materialise. Tout comme les autres aspects de la fabrication de pièces pour l'aérospatiale sont très réglementés et doivent respecter des spécifications strictes, il en va de même pour les étapes de post-traitement.
Selon Gert, «en raison des réglementations spécifiques au feu pour l'aérospatiale, la peinture des pièces doit être réalisée selon un standard élevé, où une précision micrométrique est exigée de nos peintres. Cela permet de respecter les normes strictes d'inflammabilité et de toxicité requises pour les pièces aérospatiales, tout en offrant le même aspect et la même sensation que toute autre partie de l'intérieur de l'avion.
La fiabilité et les délais de livraison réduits de FDM ainsi que la certification, l'expertise et la fabrication de bout en bout de Materialise en ont fait une technologie de confiance pour la fabrication certifiée.
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