23/09/23
L’intégration de la fabrication additive (AM) consiste à trouver les bonnes applications – et l’outil de test de rayures NK2000 de NEURTEK en est l’exemple parfait. Découvrez comment l’entreprise a utilisé la fabrication additive pour intégrer des fonctionnalités, réduire le poids et améliorer l’ergonomie de l’outil.
Depuis 1979, NEURTEK s’est spécialisé dans la fourniture d’équipements et de solutions techniques pour le contrôle de la qualité et la R&D à un large éventail d’industries, dont l’automobile, l’aérospatiale, les centres de recherche et bien d’autres encore. Lorsque Haritz Elexpuru, directeur général de NEURTEK, a pris les rênes de l’entreprise pour la première fois, il avait un objectif clair : faire connaître leur gamme de produits de haute qualité à de nouveaux marchés.
« Auparavant, nous ne vendions qu’en Espagne. Mon objectif était de vendre dans le monde entier », explique-t-il. « L’une des idées qui m’est venue à l’esprit était de produire non seulement avec des techniques traditionnelles, mais aussi avec l’impression 3D.
L’un des premiers produits à bénéficier de ce nouvel état d’esprit est le NK2000 de NEURTEK, un appareil portatif utilisé pour effectuer des tests transversaux sur l’adhérence des revêtements. Compte tenu de la nature du produit, M. Haritz et l’équipe R&D de NEURTEK savaient que la nouvelle conception devait répondre à trois caractéristiques essentielles : l’ergonomie, la durabilité et, surtout, le mouvement intégré de la tête.
Modèles précédents de l’outil de coupe de NEURTEK.
Cependant, il est important de noter que la conception devait être plus qu’un simple prototype. L’outil est peut-être un peu spécialisé, mais l’objectif a toujours été de le produire en petites séries – un objectif qui comporte ses propres défis.
« Lorsque l’on travaille avec l’impression 3D, il faut tenir compte de trois éléments. La première est ce qui est possible lorsque vous concevez un prototype. L’autre est ce qui est possible lorsque l’on conçoit pour une fabrication certifiée. Enfin, il faut tenir compte des besoins du client », explique M. Haritz. « Si vous voulez un produit unique, vous pouvez jouer plus librement. Si vous voulez travailler avec une fabrication en série, vous devez être plus précis et avoir plus de tolérances d’un point de vue technique.
« Pour ce projet, cela nous a donné trois contraintes », poursuit-il. « Premièrement, la fonctionnalité que nous voulions. Deuxièmement, la fabrication certifiée – nous avions besoin d’un partenaire qui comprenne la fabrication certifiée et les contraintes supplémentaires qu’elle implique. Et troisièmement, nous devions nous assurer que nos besoins pouvaient être satisfaits de manière cohérente dans le cadre d’une production en série.
Avec une liberté de conception inégalée et aucune quantité minimale de commande, la fabrication additive – et les services de fabrication certifiés de Materialise – était la solution évidente.
« Compte tenu des connaissances de notre équipe de R&D sur la fabrication additive, nous avons envisagé d’intégrer des fonctions qui ne pouvaient pas être réalisées par un processus standard tel que le moulage par injection », explique M. Haritz.
Dans ce cas particulier, cette fonction était le mouvement. En permettant à la tête d’osciller, l’outil reste stable quel que soit le mouvement de la main et peut travailler sur des surfaces planes ou courbes. Cette fonction, associée à la réduction du poids qui résulte souvent du choix de pièces imprimées en 3D, rendrait l’outil incroyablement facile à utiliser, ce qui est un élément clé du processus de conception. C’est là que la fabrication additive prend tout son sens : elle permet d’intégrer cette tête mobile dans une seule pièce, sans qu’il soit nécessaire de l’assembler.
La nouvelle conception devait permettre de loger des lames de coupe standardisées, tout en conservant la force et le mouvement.
Pour que cela devienne une réalité, M. Haritz et son équipe ont travaillé avec des ingénieurs de Materialise pour créer une série de prototypes. Certains éléments essentiels, à savoir l’emplacement et le diamètre des lames ainsi qu’un boulon pour les ajuster, étaient assez simples à réaliser du premier coup. D’autres aspects étaient plus délicats.
« L’un des principaux problèmes que nous avons rencontrés au cours de ce processus a été de conserver ce mouvement », se souvient M. Haritz. « Si vous la (la tête) serrez trop, elle s’attache. Trop lâche, elle se casse. Le deuxième défi était l’orientation – il faut toujours savoir quelle orientation est la bonne, pour que la pièce ne se casse pas lorsque vous appliquez une force ».
Pour relever ce dernier défi, M. Haritz s’est d’abord appuyé sur ses solides connaissances en matière d’AM. Lui et son équipe connaissaient déjà la technologie et le matériau qu’ils souhaitaient utiliser lorsqu’ils ont contacté Materialise pour la première fois – une combinaison de frittage sélectif par laser (SLS) et de polyamide chargé d’aluminium (PA-AF).
« Nous savions que nous ne pourrions pas faire cela en stéréolithographie. Ce n’est pas quelque chose que l’on veut faire en coulée sous vide, et l’anisotropie serait encore plus élevée en FDM », explique M. Haritz. « De toutes les technologies, celle qui présente l’anisotropie la plus faible et les meilleures propriétés mécaniques est la SLS.
« La principale raison pour laquelle nous voulions utiliser le PA-AF est qu’il est plus dur et que sa résistance à la traction est plus élevée que celle du polyamide », poursuit-il. « Nous n’avons pas besoin de le peindre. S’il était blanc, il se salirait très rapidement lorsqu’il serait utilisé pour gratter la peinture.
Le NK2000 redessiné est doté d’un mouvement intégré et d’une poignée ergonomique à prise souple.
Une fois la phase de prototypage achevée, le défi suivant consistait à préparer les pièces pour la production en série.
« Beaucoup de bureaux de services peuvent faire du prototypage, mais pas de la production en série. Le plus grand avantage de Materialise, c’est que vous savez vraiment comment fonctionnent les machines et que vous êtes en mesure de maintenir une production qui a la même cohérence, la même norme, que les prototypes », explique M. Haritz.
« Nous vendons ces produits par centaines. L’un des avantages de travailler avec Materialise est la flexibilité de la production : vous disposez de la plus grande production en usine de SLS en Europe, et il y a toujours une machine disponible.
Le seul outil de grattage à intégrer l’impression 3D, désormais vendu à l’échelle internationale.
La conception finale du NK2000 – à ce jour – est maintenant vendue dans des pays du monde entier et c’est le premier outil de ce type à utiliser l’impression 3D. Conçu pour l’AM et produit en série, il répond aux trois exigences clés de NEURTEK : ergonomie, durabilité et mouvement intégré. Le choix de la fabrication additive est certainement une décision qui s’est avérée payante pour M. Haritz et son équipe.
« Le recours à la fabrication additive nous a permis de créer un produit unique, doté d’une fonction qui n’aurait pas été possible autrement. La fabrication additive nous a permis de créer un produit unique, doté d’une fonction qui n’aurait pas été possible autrement. Et je peux travailler avec des lots plus petits parce qu’il n’y a pas de quantités minimales de commande.
Pour NEURTEK, le processus de fabrication certifié de Materialise est un gage de qualité constante, à la hauteur des attentes de ses clients.
« Je commande ce produit depuis six ans et il est vendu dans le monde entier. Cela ne serait pas possible si je savais qu’un jour un lot allait mal se passer et que je recevrais des plaintes d’un client en Australie, d’un autre en Inde et d’un autre en Italie », explique M. Haritz. « Le grand avantage est qu’il est possible de maintenir de bonnes tolérances de production, tant sur le plan visuel que sur le plan des propriétés physiques. C’est ce qui fait la différence entre un petit bureau de services et Materialise ».
Le maintien d’une relation étroite tout au long du processus a été la clé du succès pour les deux parties, depuis la conception initiale jusqu’au dépannage en cours de production. Outre le fait que Neurtek et Materialise y attachent de l’importance, M. Haritz estime qu’il s’agit d’un élément essentiel pour tous ceux qui envisagent de concevoir pour l’AM.
« Il doit s’agir d’une conversation, et il est très important que le client soit impliqué. Vous avez une équipe d’ingénieurs fantastique, des jeunes avec beaucoup d’idées. C’est nécessaire car, au cours du processus, nous devons revoir la conception de la pièce et tirer pleinement parti de la technologie », explique-t-il. « Sans cette conversation, vous ne tirerez jamais tous les avantages de ce que la fabrication additive ou Materialise ont à offrir.
EN
