La liberté de mise en forme avec l’AM exige une nouvelle façon de penser

L’additive manufacturing, également baptisée impression 3D, offre des avantages impossibles à obtenir avec des lignes de production classiques : liberté de conception illimitée, personnalisation, poids réduit, efficacité des matériaux, etc. Pour libérer tout le potentiel, les concepteurs doivent toutefois recourir à une approche et une mentalité radicalement différentes. Un aspect essentiel dans ce contexte réside dans l’emploi de la méthodologie correcte.

AM et méthodes de production classiques

L’AM est effectivement plus qu’une conception et une méthodologie. Il s’agit d’un processus complet dont chaque composant joue un rôle vital. Avant de pouvoir entamer le processus d’impression, il importe de tenir compte, dans le design utilisé, des exigences, de la technologie de production et du matériau. Le choix des matériaux et de la technologie de production est effectué pendant le processus de conception.

L’une des grandes tendances des dernières années est le passage de l’emploi de l’AM pour le prototypage vers la production de composants imprimés en 3D et destinés à une utilisation finale. Alors que les prototypes imprimés en 3D sont souvent des copy-prints d’un concept, les composants AM à utilisation finale doivent être repensés en fonction de la technologie, de façon à offrir une alternative compétitive.

Avec les technologies de production conventionnelles, les concepteurs sont contraints d’adapter leurs concepts aux limitations imposées par le processus de production. Dans le cas d’une technologie telle que le fraisage, la liberté géométrique du concept est très restreinte : il est à peu près impossible de créer des fraisages d’interlames complexes ou d’évider une forme. Les composants sont dès lors souvent inefficaces ou surdimensionnés.

L’avènement de l’additive manufacturing a éliminé de nombreuses barrières et a ouvert la porte à une créativité accrue. Les matériaux sont ajoutés par couches pour réaliser des modèles à partir de données 3D digitales. Plus on emploie de matériaux et plus les prix seront élevés. En outre, la possibilité d'imprimer directement des composants avec des formes complexes non traditionnelles élimine effectivement le recours à des outils sur mesure, et il est en outre possible d’éviter les assemblages complexes.

Opter pour la liberté

En théorie, l’AM permet donc de gagner sur tous les tableaux. En pratique, nous constatons toutefois que la mentalité classique est tenace et qu’elle empêche d’exploiter tout le potentiel de l’AM. Le concepteur doit se réorienter vers la liberté géométrique, la complexité et le changement.

À titre d’exemple pratique, relevons la définition d’un trou ou d’un canal par rapport à sa fonction. Dans les technologies classiques, il est pratiquement obligatoire d’utiliser une forme ronde pour créer un trou ou un canal, étant donné qu’il sera réalisé avec un foret. Avec l’AM, le trou ou le canal peut être créé pendant le processus d’impression. Il est ainsi possible d’optimiser la forme et la géométrie afin d’améliorer le processus d’impression et la fonctionnalité du composant. En outre, un foret perce en ligne droite. Pour relier deux trous ainsi réalisés, il est nécessaire d'opter pour un angle droit, ce qui dégrade les propriétés d’écoulement du canal. L’AM permet de créer des canaux 3D complexes.

Cette nouvelle façon de penser influence aussi le choix des logiciels pour la création des concepts 3D. Comme il est souvent difficile d’intégrer la complexité, les outils de dessin de base ne suffisent pas pour visualiser ou communiquer une nouvelle idée ou pour créer des modèles 3D complexes. On recourt donc souvent à de nouvelles solutions logicielles, comme les outils de conception générative. La conception générative suit l’approche évolutionnaire de la nature. Sur la base des objectifs du concept et des paramètres, comme les matériaux, les limitations de production et la charge spécifique, le logiciel générera de nouveaux concepts pouvant servir de source d’inspiration et de base pour le concept final. Il n’y a pas « une seul » ou une « meilleure » solution de conception générative par application : sur la base des données en entrée, des dizaines d’options sont envisageables. Toute la difficulté réside à choisir le concept qui répond le mieux aux exigences du produit.

La méthodologie en six étapes

La plupart des concepteurs de produits ne maîtrisent pas encore l’AM. Comme cette technologie de production exige une approche spécifique, Sirris a élaboré une méthodologie de conception spécifique. Il est ainsi possible d’exploiter tout le potentiel des technologies AM tout en tenant compte des autres restrictions de production.

La méthodologie générale s’applique à toutes les technologies AM, se compose de six phases et repose sur un « processus de conception global ». Vous voulez en savoir plus sur cette méthodologie ? Nous vous l’expliquons dans notre e-book « Design for additive manufacturing: a feasible methology ».

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