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L'impression 3D réduit les coûts de moules de 99% et de prototypage de 73%

L'impression 3D réduit les coûts de moules de 99% et de prototypage de 73%


" Nous pouvons vérifier non seulement les géométries des produits, mais aussi leurs matériaux à l’avance. C’est l’ultime vérification. »
Makoto Muraoka, Akaishi

Akaishi (Shizuoka, Japon) a une philosophie très simple : Avoir 100% confiance en les fonctionnalités d’un produit. Cela garantit la satisfaction du client et un succès à long terme pour les gammes de chaussures correctrices, de chaussures de massage et d’appareils de massage du visage de la société.

Un défi réel

Pour créer une sandale ArchFitter ou FootOne, le processus adopté par Akaishi commence par la création du concept, puis la recherche biomédicale avant de se terminer avec un modèle 3D CAO.

Ensuite, la forme de la chaussure (en forme de pied) est évaluée avant de procéder à l’outillage. Prototyper cette forme représente cependant un grand défi. Les restrictions ne permettent de réaliser qu’un seul prototype et une chance seulement d’avoir le bon design. Ceci cause des difficultés dans la vérification complète des fonctionnalités comme le souhaite l’équipe de développement. « Les contraintes concernent notamment le délai et le coût du prototypage », a dit M. Makoto Muraoka, Akaishi. « En externalisant le processus, cela prend 10 jours, voire plus, pour faire un seul tour de prototypage d’un design non vérifié. Et, nous avons encore besoin d’un service de prototypage supplémentaire après avoir modifié le design. Un tel procédé pose un défi majeur pour Akaishi, un fabricant qui vise le développement à court terme. »

Une solution réelle

Pour résoudre le problème, Akaishi a acheté une imprimante 3D Dimension. « Nous avons acheté une Dimension pour internaliser le prototypage rapide », dit Muraoka. « Maintenant, nous pouvons vérifier la fonctionnalité d’un produit à chaque fois que nous le voulons, car le coût du prototype est moindre. » Le coût d’une forme de sandale est descendu à seulement 10 000 yen, soit une baisse moyenne de 73% par rapport au coût occasionné par l’externalisation. Dimension a également réduit les délais de livraison à seulement un jour. Dorénavant, comme le note Muraoka, « Nous pouvons faire 10 prototypes, si nécessaire, afin de vérifier le design des produits ».

Le système Dimension a permis à Akaishi d’augmenter le nombre d’itérations des prototypes pour toutes ses lignes de produits et d’améliorer les conceptions. Toutefois, un nouveau défi est apparu. Pendant le test fonctionnel d’un masseur de visage Natural Brand, ses manchons trop minces ne pouvaient pas supporter la pression.

« Nous avions besoin d’un matériau de production en série, ou similaire, pour vérifier entièrement la fonctionnalité du produit. » Une option qui a été rapidement abandonnée est l’utilisation du fraisage à cinq axes pour usiner les prototypes ou les moules. « C’était impossible d’adopter l’usinage CNC en raison du nombre limité de travailleurs au sein de l’équipe », dit Muraoka.

Ayant découvert le succès de l’imprimante 3D, Akaishi a cherché parmi les autres options de fabrication additive. « Nous avons étudié les systèmes de production 3D en cherchant des matériaux plus rigides. Nous avons atterri sur la gamme Fortus de Stratasys », dit Muraoka. Comme Dimension, les systèmes Fortus sont faciles à utiliser, toutefois ils offrent une large gamme de matériaux thermoplastiques avancés. C’est ce qui a convaincu Akaishi d’en installer un dans ses locaux. »

En utilisant le système pour réaliser des prototypes en polycarbonate, Akaishi a testé les conceptions sans casse, même en appliquant des forces puissantes. « Grâce au matériau en polycarbonate, nous pouvons vérifier une conception avec un matériau similaire à celui utilisé dans la production en série. » Pourtant, l’équipe de développement voulait encore plus pour ses prototypes. Muraoka a dit que même si le polycarbonate est un excellent choix, « il est préférable d’utiliser exactement le même matériau que celui utilisé dans la production. » Cela signifie que des moules d’injection sont nécessaires.

En se servant de FDM, Akaishi a produit manuellement des moules d’injection avec du PPSF. Le matériau présente une forte résistance à la température et chimique, et est très rigide. « Nous avons vite fabriqué un outil simplifié avec du PPSF, et nous avons moulu par injection du polyamide, du polypropylène, de l’élastomère et d’autres résines pour l’évaluation », a dit Muraoka.

Le moule du masseur de visage a seulement coûté 2 000 yen, soit une réduction de 99% par rapport à un moule usiné. Par ailleurs, il a été réalisé en un jour au lieu de 14 jours s’il a été coupé avec une machine CNC.

Akaishi a utilisé l’outil en PPSF pour mouler dix prototypes avec chacun des plastiques énumérés ci-dessus. Ceci lui a permis d’évaluer les fonctionnalités avec chaque matériau. « Nous avons évalué la facilité d’utilisation de chaque prototype, avons finalement découvert que le nylon est le meilleur matériau pour réaliser un masseur de visage épousant la forme des joues. »

Des avantages réels

Le succès de ce projet a donné la preuve à la société qu’elle peut utiliser des outils PPSF pour mouler par injection des prototypes avec des matériaux de production en série. « Quand nous fabriquons ces moules, nous pouvons vérifier non seulement les géométries des produits, mais également leurs matériaux à l’avance », déclare Muraoka. « Le système de production 3D nous permet d’effectuer plusieurs types de vérifications. Nous pouvons affirmer que c’est sûrement la méthode de vérification ultime ! ». Et cela offre à Akaishi la confiance 100% dans la fonctionnalité du produit pour laquelle elle travaille si ardemment.