De la fabrication additive à la production de série
Comment transformer une pièce a priori « impossible à manufacturer » en produit de série ? Il n’y a pas de recette toute faite, si ce n’est la conviction d’améliorer le monde de ses clients comme moteur principal.
Un bon exemple : La production d’un nouveau composant hydraulique créé par Bosch Rexroth et Bosch Manufacturing Solutions. Procédant avec un pragmatisme favorisé par les nouvelles technologies, les équipes sont parvenues à son industrialisation grâce à un procédé hybride de fabrication additive.
L’idée d’une solution hydraulique plus éco-efficace
Leader de l’hydraulique durable, Bosch Rexroth travaille constamment à rendre ses technologies d’entraînement plus économes en énergie et en ressources. L’un des moyens consiste à réduire la quantité d’huile dans les circuits hydrauliques.
A l’aide de logiciels de simulation, l’équipe de développement a exploré la possibilité de réduire la vitesse d’écoulement de l’huile de retour vers le réservoir, à l’aide d’un diffuseur. Ce simple changement renforce considérablement l’efficacité énergétique des petits circuits hydrauliques. Un modèle de ce nouveau composant a donc été conçu.
La fabrication additive au défi de la production de série
Le procédé de fabrication additive s’est imposé pour ce composant en acier inoxydable sans soudure. Bosch Rexroth utilise des imprimantes 3D depuis plusieurs années pour produire des prototypes, des pièces de rechange et de très petites séries.
Lorsque la production de série a été envisagée, le service méthodes s’est heurté à une difficulté : « Nous devions résoudre le problème du coût de fabrication, pour que le produit reste à un prix acceptable », explique Stefan Hövel, Responsable méthodes à l’usine de fabrication hydraulique de Lohr. Car l’impression 3D à l’échelle industrielle n’est pas encore viable sur le plan économique.
Au niveau opérationnel, le processus de création de solutions innovantes ne peut pas être imposé du sommet vers la base. Il fonctionne plutôt de la base vers le sommet.
La force du projet en réseau
A ce stade, l’appartenance au groupe Bosch a été un facteur déterminant. L’équipe de Bosch Rexroth s’est tournée vers le réseau interne de Bosch pour la fabrication additive. Celui-ci s’étend de la recherche fondamentale à la construction de machines, en passant par la conception.
L’équipe de Bosch Manufacturing Solutions possédait l’expertise approfondie et le savoir-faire nécessaires. Elle avait déjà géré plusieurs projets de fabrication additive.
Pourquoi utiliser la fabrication additive ?
La fabrication additive laisse aux concepteurs une toute nouvelle liberté : celle de prendre la fonction comme point de départ. Elle induit également une autre façon de réfléchir.
L’équipe a estimé l’idée viable, à condition d’adopter une nouvelle approche dans laquelle chacun apporterait ses connaissances et son expérience.
Les chargés de projet ont utilisé des programmes de simulation pour vérifier la nouvelle fonction sous diverses formes. Sur cette base, les concepteurs ont esquissé des variantes selon la technologie de fabrication de Bosch Manufacturing Solutions, avec une imprimante 3D à l’usine.
Les membres de l’équipe ont partagé immédiatement chaque avancée pour approcher pas à pas le résultat souhaité. Ce n’était pas encore tout à fait satisfaisant.
Solution hybride de fabrication additive
Le point de bascule a été la décision d’employer une solution hybride. Elle consiste à utiliser un écrou standard sur lequel l’imprimante 3D imprime les surfaces fonctionnelles.
Les initiatives simples et pratiques sont parfois nécessaires, en dépit des équipements dédiés à disposition. Pour tester la première itération du diffuseur « imprimé », l’un des concepteurs a rapporté le composant chez lui. Après l’avoir vissé sur son tuyau d’arrosage, il a observé l’écoulement de l’eau dans un récipient sans aucune turbulence. Exactement comme les simulations l’avaient prévu.
Le diffuseur breveté a passé avec succès les épreuves suivantes, plus rigoureuses. Ce, tout en validant la viabilité économique par le procédé de fabrication additive.
Nous en sommes au point où nous atteignons des coûts de production concurrentiels avec l’automatisation.
Passage à la production de série
L’étape suivante a consisté à optimiser le procédé pour le démarrage d’une série. Jusque-là, le process était réalisé à la main, car le système clos de l’imprimante 3D obligeait à effectuer certaines opérations manuellement. Bosch Manufacturing Solutions a alors étudié un système de fabrication additive adapté aux process hybrides et ouverts à l’automatisation.
La solution de commande et d’entraînement MTX de Bosch Rexroth est au cœur du système. En plus de ses performances élevées, elle offre la possibilité d’intégrer de manière indépendante des fonctions adaptées à l’application et de réaliser son propre paramétrage. Cela a permis aux développeurs logiciels de Bosch Manufacturing Solutions de réduire sensiblement le temps de process.
Et ils ont pu obtenir le niveau de précision requis de manière reproductible, condition préalable à une production économique.
Les premiers prototypes produits selon le process hybride de fabrication additive ont répondu aux attentes de l’équipe. Ils font aujourd’hui leurs preuves chez les clients.
Le nouveau diffuseur hydraulique contribue à la réduction sensible de la quantité d’huile dans les circuits hydrauliques.
