Magazine Vendredi 31 août 2018 - 07:00

La fabrication additive appliquée à la conception de pièces composites

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Swift Engineering jouit d’une longue expérience dans la conception de pièces composites de pointe destinées au secteur des sports mécaniques. La fabrication additive permet à la société de réduire les délais et le coût de son processus de production, sans aucun compromis sur la qualité ou le rendement. Explications !

La fabrication d’outils sacrificiels pour des pièces composites implique généralement un processus en plusieurs étapes, qui se traduit parfois par des délais et des coûts extrêmement élevés. La fabrication additive représente un bouleversement profond, car elle permet de réduire le temps et le coût du processus de production et cela sans que la qualité ou le rendement en soient affectés. 

Depuis une trentaine d’années, les matériaux composites occupent une place toujours plus importante dans de nombreux secteurs industriels. Utilisés pour des applications qui exigent de hautes performances, ils ont l’avantage d’être beaucoup plus légers que les matériaux métalliques. Aujourd’hui, de nombreux progrès ont été accomplis, mais la production de pièces critiques souvent complexes, avec des matériaux composites peut relever du défi, et exige des connaissances approfondies et spécialisées.

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Innovation en évolution constante

Dans le domaine des matériaux composites, la société Swift Engineering Inc., basée à San Clemente, en Californie, en connaît un rayon. Depuis plus de trente ans, elle conçoit des produits haut de gamme pour différents clients des secteurs de l’automobile, de l’aéronautique ou encore de la défense. La société affiche une volonté constante de faire évoluer son approche innovante dans la fabrication de pièces composites et s'attache à adopter les matériaux, les procédés et les techniques les plus performants pour conserver sa place de leader du marché.

Swift Engineering a signé un partenariat avec le fournisseur américain de solutions de fabrication additive et d’impression 3D Stratasys pour notamment utiliser ses imprimantes 3D Fortus® pour l’outillage sacrificiel. Souvent négligées, les applications d’outillage se révèlent actuellement comme l’une des plus efficaces de la fabrication additive, et Swift Engineering tire parti de ce bénéfice, entre autres nombreux avantages.

De nouvelles règles du jeu pour l’outillage

« Swift Engineering utilise depuis longtemps le procédé FDM pour le prototypage, mais aussi pour la production de certaines pièces finales », déclare Rick Heise, président et directeur de la stratégie. « Plus récemment, l’équipe de Swift a utilisé avec succès la fabrication additive pour produire de l’outillage sacrificiel requis par des pièces composites complexes. Pour nous, les solutions de fabrication additive et d’impression 3D de Stratasys changent vraiment tout, car elles nous permettent de réduire les délais et le coût de notre processus de production, sans aucun compromis sur la qualité ou le rendement ».

La fabrication additive s’avère incontournable dès le début du procédé de fabrication. Grâce à cette technologie, Swift Engineering a pu supprimer les assemblages de plusieurs pièces, hautement chronophages et généralement associés à des approches d’outillage intégré, pour finalement réduire ses délais de production d’outils de 90 %. Dès la conception, l’outil sacrificiel en une seule pièce peut être conçu en parallèle, puis imprimé en 3D, ici avec le matériau ST-130™ de Stratasys, en employant des motifs de remplissage personnalisés capables de supporter des pressions de consolidation de plus de 90 livres par pouce carré. L’outil sacrificiel est ensuite facilement dissous après séchage, ce qui permet d’éliminer les processus secondaires et d’écourter le temps de fabrication.

Selon la complexité et la taille de la pièce, l’outil peut être fabriqué en quelques jours, voire en moins de vingt-quatre heures. Par rapport aux délais extrêmement longs exigés par la fabrication traditionnelle pour un assemblage d’outil usiné ou en fonte, Swift Engineering atteint désormais des niveaux de flexibilité sans précédent grâce à l’impression industrielle. Ces gains de temps lui permettent non seulement de satisfaire les exigences de ses clients, mais aussi d'accroître sa liberté de conception et d'augmenter le nombre de cycles d’itération, ce qui se traduit par des pièces aux performances améliorées et aux fonctionnalités innovantes.

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Performances et délais de livraison améliorés

Kerry Dang, responsable de la fabrication chez Swift Engineering, a déclaré qu' « un certain nombre d’applications clés de l’entreprise a bénéficié de cette technologie, notamment les conduits de freins, les prises d’air du capot, les bords avant et les lanterneaux. Il s’agit de pièces creuses avec des géométries complexes qu’il faut sceller. À titre d’exemple, le conduit d’air a été imprimé au moyen de la procédure d’outillage sacrificiel par fabrication additive. Nous avons été en mesure de supprimer facilement l’outil sans laisser de marques de transition à l’intérieur du produit, car l’outil complexe est fabriqué en une seule pièce, ce qui exige un travail de post production moins important ».

Cette étape est critique pour obtenir une qualité de surface interne optimale et améliorer les fonctionnalités, par rapport aux méthodes traditionnelles d’outillage sacrificiel qui utilisent plusieurs pièces assemblées pour obtenir les mêmes formes. Forte de ces réussites résultant de l’utilisation de la fabrication additive, Swift Engineering Inc. a de plus en plus recours à la technologie d’impression dans les applications pour lesquelles les délais sont critiques. Et chaque fois qu’elle le fait, l’entreprise a la satisfaction de voir ses clients obtenir leurs pièces composites innovantes plus vite et plus efficacement.

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