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La technologie FDM réduit les coûts et le temps de commercialisation

La technologie FDM réduit les coûts et le temps de commercialisation


« Quand nous expliquons ce que peut faire l’imprimante, nos clients sont captivés. Voir l’imprimante en action nous aide souvent à obtenir un contrat. »,
Andy Cates, PDG, The Subsea Company

Basé à Houston, au Texas, The Subsea Company figure parmi les premiers fournisseurs mondiaux de solutions destinées à améliorer la fiabilité des équipements de forage pétrolier en mer. Depuis trois ans, la société produit des pièces et du matériel pour le marché des activités sous-marines. Elle a utilisé très tôt la technologie du FDM (Fused Deposition Modeling) pour développer ses produits.

« Nous créons constamment des solutions innovantes pour les activités de forage offshore », a déclaré Andy Cates, PDG de la société. « Nous créons de nouveaux produits qui préviennent les défaillances critiques et optimisent la performance des opérations offshore. Nous ne réalisons pas du moulage ou du tournage dans notre atelier. Nous étudions, concevons, prototypons, externalisons la fabrication des pièces, assemblons, testons, inspectons, nous documentons et expédions. Pour nous, la conception est essentielle. »

En juin 2009, Cates a ajouté une imprimante 3D Dimension à sa solution de modélisation 3D et les outils analytiques qui vont avec. « Nous avons choisi de ne pas faire des dessins AutoCAD conventionnels, car la conception et l’impression 3D sont tellement mieux », a-t-il dit. « L’impression 3D apporte de la puissance à nos conceptions. Nous pouvons voir comment elles se connectent avec d’autres équipements. Auparavant, nous avons utilisé notre salle de conférence pour afficher des images 3D sur un écran, mais la modélisation 3D est encore mieux. Une fois que nous imprimons une pièce et que nous l’avons dans nos mains, nous pouvons identifier les éléments à modifier. L’impression 3D nous permet de réduire nos dépenses et notre temps de développement de produit. »

« Un moule typique pourrait coûter entre 10 000 $ à 100 000 $ », a déclaré Cates. « Nous pouvons imprimer un modèle 3D trois ou quatre fois avant de le mouler, et ce, après plusieurs réunions de conception. Ce processus pourrait être trois fois plus cher sans l’imprimante 3D Dimension. »

La technologie FDM commence avec le logiciel Stratasys. Celui-ci traite un fichier STL en quelques minutes, puis découpe mathématiquement et oriente le modèle pour le processus de construction. Si nécessaire, des structures de support peuvent être générées automatiquement. La machine projette deux matériaux – un pour le modèle et un autre pour le support jetable.

Les thermoplastiques sont liquéfiés, puis déposés par une tête d’extrusion. Celle-ci suit un parcours d’outil défini par le fichier CAO. Les matériaux sont déposés en couches fines de 0,007 pouce d’épaisseur. La pièce est construite de bas en haut – une couche après une autre.

Cates se souvient d’un des produits de The Subsea, une pince qui se connecte aux tubes prolongateurs. La longueur de la pince a été modifiée de 30,5 cm à 12,25 cm. Sur papier, elle avait l’air bien, mais une fois imprimée, c’était différent. « Sans une imprimante 3D, nous n’aurions pas pu progresser depuis le concept initial », a-t-il dit. « Nous aurions peut-être dû mouler la pièce à deux reprises avec un coût de 15 000 $ à chaque fois. Pire encore, chaque fois que nous moulons, il aurait fallu reculer de 14 semaines la livraison. Il arrive même qu’on n’obtient pas encore un retour après 14 semaines. S’il y a deux ou trois moulages, nous ne pouvons pas respecter nos engagements. L’impression 3D réduit nos délais de commercialisation de 28 semaines. »

Cates a admis avoir entendu parler pour la première fois du prototypage rapide dans le film « Jurassic Park ». Des images du sol ont permis de découvrir le squelette d’un dinosaure qui a ensuite été réalisé sur une imprimante 3D. « Dans mon ancien travail, j’ai essayé de convaincre mon équipe d’utiliser le prototypage rapide, mais ils n’en ont pas vu l’intérêt », a-t-il dit. « Cela a été frustrant, car nous dépensions des centaines de millions de dollars sur un nouvel équipement. Cela aurait été un excellent outil. J’ai cru en le produit. »

« The Subsea Company a investi dans une imprimante 3D Dimension avant même qu’elle ait eu un local », a déclaré Kelly Knake, Vice-Président d’Impact Systems, revendeur à valeur ajoutée de Stratasys, qui a vendu l’imprimante à Cates. « Nous avons hébergé la machine pour lui et avons imprimé les premières pièces de la société. »

Aujourd’hui, Subsea imprime des dizaines de produits avec l’imprimante 3D Dimension, allant de 7 cm à 30 cm. « Nous n’avons jamais eu à coller des pièces, mais nous pourrions s’il le faut », dit Cates. « Si les pièces dont nous avons besoin sont grandes, nous réduisons tout simplement l’échelle. Chaque semaine, nous imprimons quelque chose. La machine est en marche 20 heures à 40 heures par semaine. »

« Chaque produit fini est inhabituel », a-t-il ajouté. « Tout est un prototype que nous transformons en produits pour nos clients internationaux. » La plupart des pièces sont imprimées en ABS plastique ivoire. Certaines sont pulvérisées avec des couleurs contrastées pour identifier des pièces complexes. « Nos clients sont impressionnés que nous venons avec un concept et mettons si rapidement entre leurs mains un prototype », a déclaré Cates. « En tant que petite entreprise, nous pouvons réagir rapidement dans la prise en charge d’un projet, transformant une demande en produit réel en quelques jours. L’impression 3D élimine la plupart des itérations de conception dans le monde réel et réduit les risques d’erreur dans notre processus de conception. »

Cates a dit que l’imprimante 3D Dimension fonctionne bien.

« Nous avons voulu cet équipement depuis la création de notre entreprise », a déclaré Cates. Aujourd’hui, la machine se trouve dans le hall d’entrée de Subsea. Elle est un élément important de l’atelier. « Les gens pensent que c’est un distributeur de coca », dit Cates tout en riant. « Quand nous expliquons ce que peut faire l’imprimante, nos clients sont captivés. Voir l’imprimante en action nous aide souvent à signer un contrat. »