Des équipements pour pompiers imprimés et testés en 3D

« A cause des modèles conceptuels, nous n’avions plus à deviner si le client aimerait le T3 – nous le savons dès le début. »
Eric Bielefeld, Designer industriel principal

Dans l’exercice de leurs fonctions, les pompiers se précipitent dans des bâtiments en feu pour secourir des victimes piégées ou inconscientes. En ce faisant, ces héros risquent leur vie et doivent faire preuve de savoir-faire et de beaucoup de courage. Mais comment parviennent-ils à faire les recherches alors que leur vue est gênée par la fumée noire ? Qu’est-ce qui transforme un héros en super-héros ? Super Man a sa vision rayons X. Une société nommée Bullard apporte une vision high-tech afin d’offrir aux sauveteurs des super pouvoirs.

Basé à Cynthiana, en Kentucky, Bullard Co. fabrique des équipements liés à l’univers du secours et de l’incendie dont des systèmes d’imagerie thermique portatifs. Grâce à la technologie infrarouge, ces dispositifs permettent aux pompiers de se déplacer à l’intérieur des bâtiments et localiser facilement les victimes en détectant leur chaleur corporelle. Le système d’imagerie thermique ne peut pas supprimer tous les dangers qui pèsent sur les secouristes. Toutefois, il améliore leur taux de réussite et sauve des vies. Pour Bullard, maintenir sa position de leader signifie être parmi les premiers à mettre sur le marché de nouveaux produits à la pointe de la technologie. Le système d’imagerie thermique T3 a été développé par l’entreprise après qu’elle a identifié chez les pompiers le besoin d’une unité légère, portative et abordable.

Bullard a mis sur le marché le modèle T3 en un temps record en utilisant un processus de prototypage rapide en interne. Grâce à ce dernier, le cycle de conception de la société a baissé de façon significative. « Plus important encore », dit Bonnie Davis, responsable CAD/CAE, « le faible coût du prototypage interne a permis à Bullard de construire plus de modèles et d’obtenir un design parfait tôt dans le processus. » Le résultat est des produits de qualité. Un tel exploit nécessite une visualisation des concepts de produit dès le début du cycle de conception, une vérification des conceptions par l’encliquetage des composants, une modification rapide des conceptions et la construction de nombreuses itérations de conception dans un court laps de temps. Au cours du développement du T3, Bullard a mis en place un programme de contrôle rigoureux de son processus de développement et a éliminé l’énorme coût de la sous-traitance en installant un système d'impression 3D FDM de Stratasys. Grâce à ce dernier, la société a réduit les coûts de modélisation de plus de 80%.

Tout sauf les vis

Lors de la création d’un projet novateur, on ne peut jamais savoir immédiatement quelle direction suivre. Pour réduire les incertitudes, Bullard a modélisé plusieurs concepts du T3. « Une fois que nous avons tranché sur quelques conceptions, nous avons modélisé chacune d’entre elles y compris la maquette des composants électriques internes », a déclaré Eric Bielefeld, designer industriel principal. Hormis les petits accessoires disponibles en magasin comme les vis, tout a été modélisé. « Nous avons travaillé sur tout, depuis les boîtiers principaux aux porte-batteries, passant par les joints et les boutons en caoutchouc et le coffre arrière – même les attaches qui maintiennent les sangles du T3. Depuis les modèles conceptuels au design final, nous avons modélisé en tout 251 composants. Ensuite, nous avons poncé, apprêté et peint les modèles pour qu’ils ressemblent aux pièces de production. Ces modèles sont des outils de communication très précieux avec notre département marketing, et même avec un client – un groupe de pompiers. Notre équipe de conception a reçu des feedbacks solides de la part de ce dernier sur ce qu’il a aimé ou détesté sur les concepts. Nous avons su avec précision quel concept l’attirait et comment l’améliorer pour qu’il devienne un produit industriel leader. Nous n’avons pas eu à deviner si le client aimerait le T3 – nous avons su dès le début. »

Bullard utilise la technologie FDM tout au long du processus de développement. Tôt dans le processus, les designers construisent des modèles conceptuels rugueux pour vérifier leur idée. Ces modèles sont examinés sur le plan esthétique et ergonomique. Les designers, l’équipe de marketing et le personnel de vente donnent tous leurs opinions. Le département de fabrication de Bullard ainsi que les fournisseurs sont également sollicités pour donner leurs feedbacks. Au cours de l’ingénierie de développement, la forme, l’ajustement et le fonctionnement des modèles CAO finaux sont vérifiés. Même la plupart des pièces usinées en tôle sont modélisées et évaluées pour la forme et l’ajustement avant que des pièces métalliques ne soient commandées pour des tests fonctionnels. Toutes les pièces moulées par injection sont modélisées avant de commander des outillages durs.

La durabilité des pièces FDM a permis à Bullard de créer des outils de fabrication pour l’assemblage du T3 en utilisant un modèle CAO conçu avec SolidWorks. La société fabrique les outils en créant d’abord une base, puis en découpant la forme nécessaire en utilisant les outils de SolidWorks. Elle envoie ensuite le fichier au système d'impression 3D FDM. « Les outillages peuvent être fabriqués pour le quart du coût engagé en les construisant à l’extérieur », dit Davis. « En raison de l’intégration parfaite avec le modèle CAO, l’ajustement est maximisé. »

Des tests fonctionnels jusqu’au terrain

Les pièces réalisées avec les imprimantes 3D pro de Stratasys ne se déforment pas, ne se rétrécissent pas ni n’absorbent l’humidité. Les modèles en plastique ABS sont 70% à 80% aussi robustes qu’une pièce moulée par injection en ABS. Ainsi, ils sont assez robustes pour survivre à des tests fonctionnels répétés qui jouent un rôle important dans le processus de développement de Bullard. « Les pièces FDM sont si durables que Bullard assemble des prototypes fonctionnels et les utilise comme des modèles sur terrain, en les testant avec des feux réels », dit Davis. « Lorsque nous avons acheté la machine, nous nous attendions à ce qu’elle satisfasse 70% de nos besoins en modélisation. Mais depuis, les seules choses que nous avons envoyées à des fournisseurs externes sont les gros articles qui doivent être construits en une seule pièce, et un article qui devait être réalisé avec du matériau SLA 8110 flexible. Par ailleurs, le processus FDM traite l’ensemble de nos besoins. » « Nous réalisons généralement entre 40 à 50 prototypes par mois. Les pièces coûtent une fraction de ce qui aurait dû être dépensé en les envoyant à un fournisseur. Pour environ 300$, nous fabriquons des pièces larges qui devraient coûter 2 700$. Et nous pouvons les avoir en quelques heures. En moyenne par mois, nous dépensons 650$ en matériaux pour fabriquer les pièces contre 5 800$ en faisant appel à un prestataire externe. Notre machine a été rentabilisée en moins de 12 mois. Elle fonctionne sans entretien. C’est presque incroyable. »