IN THE FIELD  
Maintenance Magazine 146 – décembre 2019

L’impression 3D en maintenance

Il y a un an et demi, Hubert De Backer nv (HDB) à Temse, expert en injection plastique, s’achetait une imprimante 3D. L’intention était de faire du prototypage, auparavant sous-traité. Mais lors d’une panne machine, le premier travail de la nouvelle imprimante devenait un travail ‘interne’.

Instrument d’amélioration continue

« La pièce cassée, un poussoir permettant de soulever un produit plastique d’environ 20 g, avait un délai de livraison de cinq semaines. Un si long arrêt de production mettait en péril les délais de livraison. » Ils commandaient la pièce et entre temps, leur propre équipe d’ingénieurs s’activait pour imprimer la pièce en 3D. « La machine fonctionnait à nouveau environ cinq heures plus tard », déclare Koen De Clercq, responsable de l’ingénierie et de l’innovation. Il faisait imprimer des pièces supplémentaires au cas où la pièce en 3D défaillerait, mais cela ne s’avérait pas nécessaire. La pièce en plastique imprimée, qui remplace une pièce en métal, fonctionne encore de nos jours. « Nous continuons dans cette voie », déclare De Clercq. « Non seulement imprimer les prototypes nous mêmes est plus économique, le délai de mise sur le marché est plus rapide et la flexibilité est plus grande. » Il entend par là que cette technologie permet des interactions rapides. « Une conception peut être rapidement testé, faisant de l’impression 3D un outil important dans le cadre de notre amélioration continue. »

Solutions en production

L’imprimante 3D a entre temps déjà été sollicitée à maintes reprises. Par exemple, un aiguillage mécanique a été conçu pour répartir un flux de produits sur deux lignes. « Les composants sortent d’un tambour vibrant. Cependant, la caméra qui vérifie la qualité de chaque composant ne peut pas suivre la vitesse de la machine. L’ingénierie a conçu et imprimé un aiguillage qui divise le flux de produits en deux lignes. Simultanément l’image de la caméra a également été divisée par deux et deux composants – chacun d’une ligne différente – sont simultanément contrôlés par vision. Avec cette pièce mécanique imprimée, nous avons pu doubler la vitesse de production. » Une machine d’emballage à blister tombait régulièrement en panne car l’évacuation des déchets grippait. Une buse spéciale d’aspiration des déchets était imprimée en 3D. « Cela s’est traduit par une amélioration de l’efficacité de la production de 20%. »

Matrices

HDB est une entreprise familiale en pleine croissance qui compte 200 employés et injecte chaque année environ 700 millions de composants médicaux. Elle dispose de septante extrudeuses, d’environ 35 machines d’assemblage/d’impression et construit ses propres matrices. L’atelier où sont fabriqués ces matrices de haute qualité est équipé d’une vingtaine de machines CNC haut de gamme. Après le tournage, le fraisage, l’électroérosion et le meulage, l’impression 3D est désormais aussi une technique maîtrisée chez HDB. De Clercq veut également continuer avec cette technologie. « Nous pouvons imprimer une texture, en haute brillance ... mais nous sommes dans l’expectative d’une évolution future des plastiques disponibles. Ceci est actuellement un goulot d’étranglement pour notre développement ultérieur en impression 3D. Ma tâche consiste à optimiser l’ensemble du département d’ingénierie et d’écourter les temps de cycle en production et en maintenance », stipule De Clercq. Le département d’ingénierie inclut la conception, la fabrication de matrices, le support technique, la R&D et la maintenance. Une quarantaine d’employés en tout dont cinq concepteurs formés à l’impression 3D. « L’imprimante 3D achetée chez Seido Systems a été bien appréhendée par nos ingénieurs et a fait ses preuves dans notre société. Et le PDG est notre plus grand partisan. »

Fabrication additive : un nouveau paradigme

Le fabricant de compresseur Atlas Copco à Wilrijk innove également en fabrication additive : « En polymère, nous avons une imprimante pratiquement opérationnelle sur plusieurs équipes », souligne Wouter Ceulemans, président de la division Airtec. La société, qui possède des imprimantes à filament FDM, une imprimante stéréolithographique et une HP Multi-Jet Fusion, a suivi la voie traditionnelle prototype- prototype fonctionnel et outillage. La prochaine étape logique est la ‘production’ en soi. « Nous sommes très satisfaits de ce que nous avons déjà réalisé. La production de produits à faible volume s’avère économique. » Les compresseurs cependant ne comptent guère de pièces en plastique. Les pièces de rechange en plastique sont exceptionnelles. Le cas est encore plus fréquent avec les pièces imprimées en 3D.

Externalisation de l’impression métallique

L’impression métallique est plus complexe et plus onéreuse. Ce printemps, aucun cas pertinent ne se présentait d’impression sur métal, la société l’externalisait donc. Après tout, un produit doit avoir plus de valeur ajoutée pour justifier le coût d’investissement d’une machine. Pourtant, quelques mois plus tard, Atlas Copco évaluait diverses technologies d’impression sur métal.

Karolien Kempen, teamleader additive manufacturing a maintenant recours à la technologie FDM. Tout comme pour les imprimantes plastiques, cette machine sera achetée dans un premier temps pour acquérir de l’expérience en technologie de prototypage et d’outillage. Pas immédiatement pour la production de pièces de rechange.

Qualification des pièces

« Aujourd’hui, le goulot d’étranglement est que les composants de compresseurs doivent être qualifiés. La qualification de pièces individuelles prend plus de temps que le gain de temps que l’on peut réaliser en impression 3D », avance Kempen. Les anciennes machines, nécessitant de nouvelles pièces de rechange en maintenance étaient qualifiées pour les classiques travaux de fonderie et de découpage. « Pour les produits qui seront sur le marché dans quelques années, nous devrons dès la phase de développement qualifier la nouvelle technologie et le process 3D. Les pièces de rechange imprimées en 3D seront alors réutilisables dans un futur lointain. »

Penser à partir d’un nouveau paradigme

Ceulemans envisage principalement deux domaines offrant un fort potentiel d’impression 3D dans l’entreprise. « Les cavités qui ne peuvent pas être faites autrement, tels e. a. les canaux de refroidissement internes. Et par exemple, les treillis, les structures de renforcement alvéolaires et en nid d’abeille. La difficulté est que les ingénieurs doivent penser différemment. » D’ailleurs, la société a engagé de nombreuses personnes en vue de faire les bons choix en matière d’impression 3D. « Leur travail consiste à faire réfléchir les ingénieurs à partir d’un nouveau paradigme. » <<

Par Luc De Smet