Sommaire Editorial

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Sommaire Editorial
1 / 2002
Editorial
Cher lecteurs,
La possibilité de visualiser,
de toucher et d’ajuster les
composants d’un nouveau
produit, puis de tester son
fonctionnement au cours du
développement, bien avant
la phase de production, est
un rêve devenu réalité.
Les dix dernières années ont
vu les technologies de solid
imaging évoluer à grands
pas, tant en fiabilité qu’en
rentabilité, et devenir un outil essentiel pour le développement de nouveaux produits. Elles ont ainsi pris
pied dans de nombreux secteurs industriels qui recherchaient des solutions de
conception intégrées.
Grâce au solid imaging, les
entreprises peuvent désormais accroître leur potentiel
créatif interne et réduire
considérablement les coûts et
les délais de mise sur le marché de leurs offres. De plus,
les technologies de solid imaging permettent aux entreprises de faire appel à la totalité de leurs compétences
internes en favorisant un
processus collaboratif n’exigeant pas, à chaque itération, d’avoir à repasser impérativement par une phase de
conception. Ce modèle d’ingénierie simultanée offre de
nombreux avantages par rapport aux systèmes conventionnels, aussi bien en termes de créativité que de productivité, et peut à lui seul
justifier l’adoption du solid
imaging.
Reste alors la question :
quelle technologie choisir ?
Depuis 1986, 3D Systems est
à l’origine d’un grand nombre d’avancées majeures dans
le domaine du solid imaging
et s’est attaché à élargir tant
la gamme des systèmes disponibles que celle de leurs applications, fournissant à de
nombreuses industries, telles
que l’aéronautique, l’automobile, l’injection plastique,
l’outillage, l’électronique,
etc., des produits performants et innovants. Notre
objectif est de continuer à
proposer la gamme la plus
étendue de technologies de
solid imaging sur le marché
et de fournir des solutions,
des services et un réseau
international pouvant répondre aux besoins actuels de
nos clients et les accompagner dans leurs développements futurs.
Pascal Rizzon
Directeur des Ventes France
Sommaire
Page 1
Pages 2/3
Editorial
Imprimante ThermoJet®
Entre tradition et progrès
Pages 4/5
Stéréolithographie
Circuits de refroidissement : les limites
de l’informatique
Pages 6/7
Frittage sélectif par laser
Un excellent outil de conception
Pages 8/9
LaserForm
Frittage sélectif par laser – du prototypage rapide
au procédé de fabrication
Pages 10/11
Nouveautés
Page 12
Evénements
Imprimante ThermoJet ®
Entre tradition et progrès
Les maquettes réalisées sur l’imprimante ThermoJet remplacent
les modèles en plâtre.
D
epuis près d’un siècle,
l’école technique publique de porcelaine
et de design industriel, située à Selb en Allemagne, forme des concepteurs.
Toutefois, les institutions les
plus expérimentées doivent relever les défis liés aux changements, et l’industrie de la porcelaine a été durement touchée dans les années 90. L’école a donc décidé d’ajouter la
conception industrielle à son
enseignement. Elle a toujours
eu une politique de collaboration avec les entreprises, dont
le succès remonte aux années
70, notamment avec l’industrie automobile. Il semblait
donc fort judicieux de procurer à ses diplômés de solides
connaissances dans ce secteur. Il fallait certes apporter
l’enseignement
approprié,
mais aussi les technologies
adaptées. Un centre de compétences a ainsi été créé en
2001 pour l’art, l’artisanat et
les technologies de modélisation. Du développement à la
production de masse, les
étudiants collaborent avec
les industriels, et ont recours
à l’imprimante ThermoJet de
3D Systems pour visualiser les
principales étapes du processus.
Armin Dick, responsable de la
division Modélisation et Conception Produit, explique que «avec
beaucoup d’expérience, il est
possible de produire un modèle
quasiment parfait du premier
coup, que ce soit sur ordinateur
ou à la main». Mais c’est justement dans le secteur de la
conception industrielle, où il est
question de sèche-cheveux, d’appareils hi-fi et vidéos, de boîtiers
d’ordinateur, et autres équipements analogues, que les clients
ressentent le besoin de visualiser
leur futur produit.
L’apport des nouvelles
technologies dans le
processus
L’activité Conception Produit
implantée à Selb utilisait jusqu’à présent des modèles en
plâtre ou en mousse, des matériaux très difficiles à travailler.
Les modifications n’étaient
donc pas faciles à intégrer. Les
moules étant conçus sur des logiciels de Conception Assistée
par Ordinateur en trois dimensions depuis des années, il était
Maquettes de communication, réalisées sur une imprimante
ThermoJet, pour la validation de la conception sur un logiciel CAO.
logique de penser à connecter
un périphérique pour imprimer
des objets à partir des données
numériques.
Le terme “impression” est particulièrement adapté à un tel processus. L’imprimante ThermoJet
fonctionne de façon similaire à
une imprimante à jet d’encre.
La tête d’impression possède
quelques centaines de buses,
d’un diamètre inférieur à celui
d’un cheveu, et dépose une série de fines couches de
thermopolymère pour fabriquer un modèle réel à partir
des données de CAO. Ce système convient parfaitement à
l’environnement de bureau
puisqu’il est silencieux et sans
odeur. Il ne nécessite ni formation, ni opérateur spécialisé.
Les avantages du procédé
Le processus de finition des
modèles est simple et rapide.
L’utilisation d’une brosse dure
ou d’un petit grattoir permet
d’enlever les supports nécessaires pour soutenir les parties
saillantes ou en porte à faux. Il
est ensuite facile de finir et
peindre les modèles avec un apprêt et des peintures à l’eau.
L’école technique publique de
porcelaine et de design
industriel de Selb est fière
d’adopter le futur en investissant
dans des technologies de pointe,
tout en respectant la tradition.
Le système peut être mis en réseau, et donc imprimer successivement des travaux qui lui
sont envoyés depuis différentes
stations de travail, comme le ferait une imprimante ou un traceur. Aussitôt que l’esquisse en
CAO 3D est terminée, le
concepteur envoie les données
Dès les premières phases du développement, les modèles ThermoJet
remplacent les pièces en plâtre.
sur l’imprimante ThermoJet via
le réseau. Son utilisation est
aussi simple que celle d’une imprimante de bureau, mais donne des résultats bien plus concrets. Sans efforts, les concepteurs peuvent obtenir des modèles physiques, qui serviront
d’aide à la conception ou d’outils de communication dès les
premières phases.
L’expérience pratique des
étudiants
L’imprimante a servi à fabriquer des tasses, des assiettes,
des rétroviseurs intérieurs et
des jantes, une tâche qui demande normalement beaucoup de temps et d’efforts. Les
maquettes ainsi réalisées permettent d’évaluer concrètement les dimensions des poignées, les hauteurs, et de les
comparer sur différents modèles. Dans une certaine mesure, il est également possible
d’évaluer les fonctionnalités
: par exemple, jusqu’où doiton incliner la tasse avant que
le liquide se déverse ou la
prise en main est-elle pratique ?
L’imprimante a conquis les
étudiants, tout comme les industriels. «Les étudiants ont
appris très facilement à faire
fonctionner l’imprimante, et
les industriels ont apprécié la
grande qualité de la surface
des maquettes», déclare le formateur. L’argument décisif en
faveur de l’imprimante était
qu’il suffisait d’un simple clic
pour imprimer une nouvelle
version d’un modèle.
Depuis l’acquisition de l’imprimante ThermoJet et le
succès qu’elle a rencontré,
les constructeurs automobiles font de plus en plus souvent appel au collège technique pour de nouveaux projets. L’imprimante de bureau
ThermoJet a finalement remporté tous les suffrages, en
raison de son coût relativement économique et de la
rapidité de production des
modèles.
La jante et le rétroviseur extérieur ont été fixés à une maquette à l’échelle pour valider le design.
L’imprimante ThermoJet chefs de départements qui parremplace les modèles en ticipent à son forum annuel sur
le modelage, afin de découvrir
plâtre
Si le collège a tant besoin de
produire des modèles rapidement et à faible coût, c’est aussi parce qu’il compte dans sa
clientèle des sociétés de secteurs différents. Facteur bien
plus important pour le secteur
automobile que pour celui de la
porcelaine, les formes utilisées
doivent tenir compte de certaines caractéristiques techniques,
comme l’emplacement des boutons et des trous d’alésage. Même si ces informations sont
fournies au modeleur directement par l’ingénieur de conception industrielle, il est très facile pour les étudiants de produire un modèle comportant de petites modifications éventuellement nécessaires. Enfin, d’un
point de vue client, l’accélération du processus améliore aussi bien les délais de commercialisation que les profits.
La renommée du collège technique s’étend à toute l’Europe,
et nombreux sont les responsables de bureaux d’études et les
davantage la formation et pour
intégrer leur savoir-faire.
Le centre de formation de Selb
montre que la collaboration est
parfaitement possible entre une
école technique et l’industrie.
Ce partenariat permet aux deux
parties de tirer profit des toutes
dernières technologies. Les entreprises ont non seulement un
partenaire compétent pour leurs
travaux de conception, mais elles disposent aussi, par la suite,
d’élèves diplômés capables de
satisfaire leurs exigences. Les
étudiants, quant à eux, peuvent
acquérir une expérience concrète qui est de plus en plus nécessaire, tout en contribuant au financement de l’école grâce à la
prise en charge de projets.
Armin Dick, chef du
département Modélisation et
Conception Produit, et
l’imprimante ThermoJet.
SECTEUR
E D U C AT I O N
PROJET
OUTIL DE FORMATION POUR DES ÉTUDIANTS
EN CONCEPTION
SOCIÉTÉ
ECOLE TECHNIQUE DE PORCELAINE
ET DE DESIGN INDUSTRIEL DE SELB
Stéréolithographie
Circuits de refroidissement :
les limites de l’informatique
Les moteurs modernes ont une puissance volumique très élevée. Leur conception
s’approche toujours davantage des limites de résistance des matériaux, aussi la
moindre défaillance du système de refroidissement peut avoir de graves
conséquences. Les résultats des calculs théoriques sont donc vérifiés et validés par
une analyse des écoulements réalisée sur une maquette de stéréolithographie.
P
eter Look, Directeur
Gestion de Projets
chez SLM Modelltechnik GmbH à Oebisfelde, reconnaît que, même s’il n’est plus
possible de travailler sans les ordinateurs, il ne faut pas avoir en
eux une confiance absolue.
SLM possède une très grande
expérience dans la réalisation de
modèles transparents en stéréolithographie, destinés à l’étude
des circuits de refroidissement
des culasses et des carters moteur. Ces modèles permettent
aux concepteurs de vérifier la
précision de leurs calculs. L’efficacité des systèmes de refroidissement de chaque nouveau
moteur est ainsi systématiquement testée par SLM. Afin de
vérifier les données, le modèle
de stéréolithographie est fixé au
bloc moteur qui est relié à une
pompe à eau et à un thermostat. Le dispositif est rempli
d’eau colorée en bleu, puis subit
divers cycles sans allumage, à
froid, sur banc d’essai. L’écoulement est visualisé grâce à de petites bulles d’air qui sont introduites dans l’eau. Cette série de
tests dure de quatre à six semaines. Pour Monsieur Look, le
point le plus important est d’éviter la présence de zones d’eau
“morte’’. Si une défaillance de
ce type se présente, le modèle
est démonté, la géométrie est
modifiée, puis de nouveau testée et analysée.
Une progression
considérable de la
puissance des moteurs
La raison de tels investissements tient aux moteurs hy-
brides qui ont engendré le
développement de matériaux
extrêmement résistants : «Le
premier diesel à chambre de
turbulence, réalisé par VW
en 1975, générait environ
25 kW par litre de cylindrée.
Aujourd’hui, les moteurs à
injection directe haute pression atteignent 58 kW par litre», explique Olaf Wilde,
responsable chez SLM du
développement des modèles
d’analyse d’écoulement. La
fonte, bien plus sensible aux
variations de température,
est de plus en plus souvent
remplacée par l’aluminium.
Au cours du développement
de la culasse pour le moteur
diesel V6/V8 à transmission
par injection directe Common-Rail de l’Audi, les ingénieurs ont constaté que la
zone centrale, à proximité de
la chambre de combustion et
des conduits d’échappement,
pouvaient atteindre ou dépasser 180-220°C. A ces
températures, les matériaux
habituels en aluminium atteignent leurs limites et la
conception doit être adaptée
Modèle CAO du noyau
d’eau, réalisé par le
département Conception
d’un constructeur
automobile
Test d’écoulement d’une culasse
de moteur VR5 sur un modèle
en 3 parties
en conséquence. Le fonctionnement parfait du système de refroidissement est
donc d’une extrême importance.
Des tests fonctionnels
indispensables
«La conception des moteurs
se fait aujourd’hui à l’aide de
systèmes de C.A.O. et l’écoulement est simulé sur ordinateur par des calculs de
dynamique
des
fluides
(C.F.D.)», ajoute P. Look.
Toutefois, ces programmes
ne peuvent pas à ce jour simuler la réalité à 100%. Il
faut donc vérifier la précision de leurs prévisions par
une analyse physique de l’écoulement. Ce processus
était auparavant extrêmement coûteux. Tout d’abord,
un noyau d’eau était réalisé à
l’échelle en alliage de bismuth, matériau à bas point
de fusion. Une résine très
transparente était coulée autour de celui-ci, permettant
son élimination après durcissement du plastique. Cette
procédure avait cependant
certains inconvénients : l’outillage pour créer le noyau
d’eau coûtait très cher, et la
précision et la qualité de la
surface du modèle en résine
étaient insuffisantes pour
une analyse d’écoulement
fiable. Il restait donc une incertitude sur la validité des
résultats ainsi obtenus. De
plus, toute modification nécessitait la fabrication d’un
nouveau modèle, par le même processus long et coûteux, après adaptation dans
un système de CAO.
La réalisation rapide
de modèles transparents
«Auparavant, la fabrication
d’un modèle transparent
pour analyse d’écoulement
pouvait demander quatre
mois. Avec la stéréolithogra-
phie, il nous faut 4 à 5 semaines, et pour à peine un
tiers du coût du processus précédent», précise Olaf Wilde.
«Mieux encore, le modèle
correspond parfaitement aux
données C.A.O. et l’état de
surface répond aux spécifications.» Autre point très intéressant pour les concepteurs :
les modèles sont composés
de plusieurs pièces assemblées, qui peuvent donc être
démontées et modifiées séparément. Ils n’ont donc plus
besoin d’attendre les résultats
de leurs modifications et peuvent constater rapidement les
effets d’une nervure supplé-
mentaire ou de la suppression
d’une bosse.
un système de stéréolithographie SLA ® 7000 de 3D
Systems et les sections sont
remplies d’un résine transparente. Puis les pièces sont usinées et assemblées par goujons et inserts filetés.»
Le point de départ : la
C.A.O.
«Tout commence avec les
données de C.A.O. du noyau
d’eau, fournies par les
concepteurs du moteur» explique P. Look. «Le noyau
“virtuel” est entouré d’une
coquille de quelques millimètres d’épaisseur. Celui-ci
est ensuite soustrait, laissant
la coquille vide. Les découpes (ou plans de joint) de la
coquille sont ensuite définis
et les pièces sont modélisées
«Avec la stéréolithographie, il nous faut 4 à 5 semaines pour
fabriquer un modèle transparent, contre 4 mois auparavant,
et pour à peine un tiers du coût du processus précédent».
Olaf Wilde, Responsable du Développement des modèles
d'analyse d'écoulement chez SLM.
Un riche savoir-faire
Modèle pour test d’écoulement
d’une culasse assemblée sur un
carter de moteur
séparément avec des supports et des aménagements
pour leur assemblage. Les
coquilles sont fabriquées sur
«La première fois qu’un département développement de
Volkswagen nous a demandé
si nous pouvions produire ce
genre de circuits, il y a quatre ans, le processus nous a
paru plutôt simple», se souvient O. Wilde. «Nous avons
rapidement découvert toutes
les difficultés qui nous attendaient au moindre détail.
Il nous a fallu quatre mois
pour réaliser le premier modèle, et plus d’une année
pour maîtriser le processus
pour l’analyse des écoulements». Son développement
a été conduit en étroite collaboration avec les ingénieurs de VW, qui avaient
parfaitement compris le potentiel du processus, et ont
apporté tout leur soutien.
«Aujourd’hui, nous pouvons
réaliser ces modèles aussi
bien pour des culasses que
pour des carters moteur. La
méthode a trouvé d’autres
applications,
notamment
dans les moteurs d’avion, la
simulation du remplissage
des moules et le comportement du métal fondu.»
SECTEUR
AUTOMOBILE
PROJET
ANALYSE D’ÉCOULEMENT D'UN CIRCUIT DE
REFROIDISSEMENT SUR UN MOTEUR 5 CYLINDRES
SOCIÉ TÉ
S L M M O D E L LT E C H N I K G m b H P O U R
VOLKSWAGEN AG
Frittage sélectif par laser
Un excellent outil de conception
Pour une entreprise de taille moyenne développant et commercialisant des
appareils pour diagnostiques médicaux, les prototypes frittés en polyamide,
disponibles très rapidement pour des tests fonctionnels, représentent un
avantage majeur. La technologie SLS produit des pièces en frittant une poudre de
manière sélective par laser, couche par couche, à partir de données numériques.
«P
our les produits
innovants
en
matières
plastiques que nous développons, destinés essentiellement au secteur médical, le
fait de pouvoir transformer
nos concepts en pièces
fonctionnelles, en quelques
heures, s’est révélé être un
avantage majeur», explique
Ian Townsend, PDG de The
Medical House (TMH)
PLC, une entreprise d’équipement médical et de services d’information basée à
Sheffield (Royaume Uni).
TMH est une holding, notamment composée d’une filiale Conception, Creative
Medical Design (CMD), et
d’une division Fabrication,
Eurocut Ltd, spécialisée
dans la production de matériel de pointe pour la chirurgie orthopédique et la reconstruction osseuse. Dans
le but d’intensifier et de diversifier ses activités dans
les technologies médicales,
cette société a commencé à
développer et commercialiser des produits innovants,
en parallèle de sa gamme
traditionnelle d’alésoirs, de
râpes, d’implants et autres
instruments. Ceci à conduit
au développement de l’Hyperlyser, une aide au diagnostic non-effractif et facile à utiliser, pour la détection rapide des infections
heliobacter pylori. Cette
bactérie très répandue est
responsable de différentes
infections gastriques, telles
que ulcères ou même cancers. Le mhi-500 est une
autre de ces innovations. Ce
système
d’administration
d’insuline, léger et sans aiguille, peut distribuer, de façon efficace et sûre, plus de
3 000 doses par dispositif.
La conception : un
processus à phases
multiples
«La conception de produits
tels que l’Hyperlyser est un
processus complexe qui nécessite plusieurs itérations,
même une fois le stade du
“matériel” atteint», constate
Kevin Stamp, directeur de
CMD et directeur technique
d’Eurocut. La seringue sert à
recueillir un volume d’air
donné, expiré par le patient,
afin de mesurer le taux d’ammoniaque et ainsi d’évaluer
le niveau d’infection. Le capteur et tous les composants
en contact avec la peau et l’haleine du patient sont des
consommables stérilisés, qui
sont jetés après lecture des
résultats. L’objectif était de
concevoir un dispositif fiable
et simple d’utilisation, offrant aussi d’autres avantages, tels que la légèreté, la
sécurité contre un mauvais
usage, un aspect agréable et,
bien entendu, un coût de
production raisonnable. Le
développement s’est donc
fait en association avec des
spécialistes en médecine,
technologie, production et
marketing, et les sessions
d’évaluation ont entraîné
plusieurs remaniements majeurs. Tout au long de cette
phase, la réalisation rapide
de prototypes fonctionnels
s’est révélée indispensable.
Le meilleur modèle
CAO ne remplace pas
l’objet réel
Prototype en DuraForm d’un Hyperlyser ouvert
«La conception est faite
avec les outils de CAO les
plus sophistiqués et récents. Mais si vous visitez
un médecin dans sa clinique, vous devez lui présenter un objet qu’il puisse
manipuler», explique Ian
Townsend.
Fin
2000,
lorsque le projet est passé
en phase de test clientèle,
CMD s’est intéressé au matériel adapté pour compléter ses “projets virtuels”, réalisés essentiellement avec
le logiciel CAO Unigraphics pour la conception,
Motion pour la simulation
fonctionnelle et Moldflow
Part Adviser pour l’optimisation des outillages de
production et du processus
d’injection. Très vite, la solution de prototypage rapide par frittage laser de 3D
Systems
(anciennement
DTM) s’est imposée comme
la mieux adaptée à leurs besoins.
Le matériau DuraForm
pour le médical
Le système SinterStation 2500plus,
acquis en janvier 2001, produit
des pièces en polyamide “Duraform” PA 12 ou PA 12 chargé
verre, capables de résister à
l’impact d’un ressort développant 45,36 kg. De plus,
ce matériau a été agréé
pour les utilisations médicales, un avantage certain
pour une société opérant
dans ce secteur. «Je suis
très satisfait de la fonctionnalité immédiate des pièces. Nous pouvons visser
des fils, emboîter fermement des pièces par pression, et les queues d’aronde s’assemblent sans résis-
tance excessive. Les finitions ne sont nécessaires
que très exceptionnellement», conclut K. Stamp.
Le système sert également
pour réaliser des pièces
d’aide à la production et
des modèles pour la fonderie cire perdue en utilisant
le polystyrène CastForm.
La production de
nuit
«C’est aussi un extraordinaire avantage de pouvoir
effectuer une modification
majeure dans la journée,
d’envoyer les données au
système Sinterstation, et
d’assembler un nouveau
prototype en arrivant au
bureau le lendemain matin» ajoute K. Stamp. Les
pièces de l’Hyperlyser sont
tellement complexes que
leur réalisation par des méthodes traditionnelles aurait été bien plus coûteuse,
avec des retards mesurés
en semaines au lieu d’heures. C’est tout particulièrement le cas du système de
verrouillage par baïonnettes, plaques de retenue et
cannelures, conçu pour assurer que l’échantillon ne
puisse être prélevé qu’après
que la partie consommable
(constituée d’une éprouvette cylindrique, d’un piston
d’aspiration et du capteur)
ait été convenablement positionnée jusqu’à la butée.
D’autres sécurités empêchent la lecture avant que
le piston ait été repoussé
en position finale. Le système Sinterstation a été
très utile lorsqu’il s’est avéré nécessaire de produire
une petite série de 30 à 40
consommables en polypropylène pour les tests cliniques. Le segment à
baïonnettes ne pouvait pas
être réalisé par burinage et
le petit nombre de pièces
ne justifiait pas les coûts
de production d’un moule
pour injection. La solution
choisie est d’une grande
simplicité : le piston a été
construit en deux parties,
la tige à obturation par
baïonnette (réutilisable et
de forme complexe) a été
réalisée par frittage laser,
et le piston lui-même (partie consommable, de forme
simple)
par
usinage
conventionnel. Les deux
parties s’assemblent facilement par un couplage en
queue d’aronde.
Un avantage marketing
«La souplesse et la productivité des services que
nous pouvons fournir grâce à cet équipement nous
permettent de proposer un
achat en une seule fois, à
une seule entreprise qui
maîtrise l’ensemble du
processus, ce qui est un
avantage marketing considérable», conclut I. Townsend. C’est également un
grand avantage de pouvoir
retravailler notablement le
produit, même si son développement est déjà très
avancé. Les réactions des
utilisateurs sont en effet
essentielles, et ne sont
possibles qu’à partir du
moment où les tests cliniques ont été effectués,
avec des échantillons réels. C’est ainsi que le système d’affichage conçu à
l’origine pour l’Hyperlyser a
dû être abandonné, et la
rangée de diodes électroluminescentes colorées a été
remplacée par un afficheur
numérique à trois chiffres.
Avec une méthode classique de prototypage, cette
modification aurait été prohibitive en terme de coûts
et de temps. Le délai de
commercialisation, point
particulièrement critique
pour un nouveau produit,
aurait mis en danger sa
rentabilité.
Composants du mécanisme de l’Hyperlyser pour assemblage en
DuraForm
Première version du prototype de l’Hyperlyser en DuraForm
SECTEUR
A P PA R E I L S M É D I C A U X
PROJET
T E S T F O N C T I O N N E L E N H Ô P I TA L D E
L’ H Y P E R LY S E R , A V E C U N P R O T O T Y P E
R É A L I S É PA R F R I T TA G E L A S E R
S O C I ÉT É
C R E AT I V E M E D I C A L D E S I G N ( C M D )
LaserForm
Frittage sélectif par laser – du prototypage
rapide au procédé de fabrication
Après la stéréolithographie, le frittage laser a été le deuxième procédé de prototypage rapide commercialisé au début des années 90.
D
epuis, cette technologie a connu de nombreuses avancées, tant
sur le plan des matériaux que
sur celui du matériel. En ce début de 21ème siècle, il apparaît
que le frittage laser, procédé
économique et rapide pour la
fabrication de prototypes, dispose également d’un fort potentiel
pour la production proprement
dite. Cette opportunité est principalement liée à la diversité des
matériaux utilisables en frittage
laser, matériaux qui sont tous
exploitables sur une seule et
même machine…
Un progrès capital dans
le secteur des métaux
Si les premiers projets de prototypage rapide concernaient avant
tout des composants plastiques,
on se dirige aujourd’hui vers la
création de matériaux métalliques. Le LaserForm ST-100,
un nouveau matériau en poudre
d’acier inoxydable, a été lancé à
l’occasion du salon Euromold
2000. Son principal avantage est
l’excellente qualité de sa surface.
Contrairement aux matériaux
métalliques précédents, dont la
surface nécessitait une finition
importante, le LaserForm ST-100
est utilisable sans polissage. Avec
un état de surface de 5 µm Ra
après traitement, sa qualité est
équivalente à celle d’une surface
finie lisse. Ce serait une erreur
de penser qu’un tel état de surface est atteint au détriment de la
productivité. Grâce à une vitesse
de balayage plus rapide au cours
du frittage (de 5 à 7,5 m/s) et à
un nouveau four, le débit peut
même être encore plus élevé. Un
test d’évaluation des performances comparatif de plusieurs technologies de prototypage rapide indique que la
production d’inserts de moules en LaserForm ST-100 est
de loin la technologie d’outillage
rapide la plus productive. Il a été
démontré qu’elle est plus rapide
de 50% que les autres procédés
de frittage laser, même en incluant l’étape de cuisson en
A compter de la réception des données, trois semaines ont suffit
pour injecter les 25 000 pièces en PBT GF 30 dans les inserts
de moule en LaserForm ST-100.
four.
Au cours du deuxième semestre
2000, ce matériau a été soumis
à un programme mondial intensif de tests bêta. Les entreprises
Resin Model (Italie) et Landro-
ver (Royaume-Uni), ainsi que
l’institut iwb d’Augsburg (Allemagne), comptent parmi les
premiers utilisateurs européens.
Durant la deuxième phase de
tests de terrain, la société H&H
de Leopoldshöhe en Allemagne
a évalué non seulement le matériau, mais aussi la nouvelle
technologie de cuisson. Ils utilisent dorénavant deux systèmes
SLS®. Les résultats de ces tests
ont tous été positifs. Silvio Favero, fondateur et dirigeant de
Resin Model, déclare : «Les
gains de temps apportés par ces
nouveaux matériaux augmentent notre compétitivité pour
fournir des moules à nos
clients». Ben Staub, Président
de Bastech, Inc., précise : «Le
matériau LaserForm ST-100
nous a permis d’optimiser notre
processus de production dans le
domaine de l’outillage rapide,
notamment grâce à l’excellent
état de surface, ainsi qu’à la
réduction du temps de cuisson en four. Nos opérateurs
de frittage sont entièrement
satisfaits. Nous aimons beaucoup travailler avec le matériau LaserForm ST-100».
Resin Model, prestataire de services de la région de Turin, a déjà
réalisé près de 30 projets d’injection de plastique dans des inserts
en LaserForm ST-100. Sylvio Favero commente : «Nous utilisions
RapidSteel depuis quelques
temps et avons été impressionnés
par les caractéristiques du matériau LaserForm ST-100, en particulier par le nouveau procédé
de cuisson en four. Ce nouveau
matériau a été à l’origine d’une
remarquable progression de notre activité d’outillage rapide.
Nous allons devenir encore plus
compétitifs et fournir à nos
clients un service encore
meilleur en outillage. Cette
nouveauté arrive au meilleur
moment».
Un pas en avant pour
l’outillage rapide
L’un des premiers projets de Resin Models était un insert de
moule pour la production en
plastique d’un boîtier pour l’électronique centrale d’un nouveau volant Fiat. Resin Model a
reçu du fournisseur du système
les fichiers de CAO du composant demandé. La première étape a été la création du moule,
suivie par la construction des
inserts sur l’un de leurs deux
systèmes SLS. Les inserts ont
été montés dans une carcasse
de moule, puis les surfaces de
démoulage ont été polies pour
faciliter l’éjection de la pièce.
C’est là que l’excellent état de
surface du nouveau matériau
LaserForm ST-100 a fait la différence. Un outillage similaire
avait déjà été réalisé à l’aide des
premiers matériaux métalliques,
mais ils nécessitaient davantage
de finition.
Le LaserForm ST-100 a été particulièrement efficace pour les
nombreuses rainures profondes
nécessaires à la production des
nervures de renforcement du
composant injecté. Auparavant,
ces rainures auraient été obtenues par un important travail
d’érosion. Même les gravures
apparaissant sur la photo ont
été produites directement au
cours du frittage. Le moule a
ensuite été transporté chez un
injecteur, où il a servi à produire 25 000 pièces en PBT GF
30. Même après cette quantité
significative, l’outillage ne présentait pas la moindre trace d’usure. Trois semaines seulement
ont séparé le jour de la récep-
Pour la fabrication d’outillages et de pièces
Densité
Conductivité thermique
Coefficient de dilatation thermique
Résistance à la traction
Limite d’élasticité
Allongement à la rupture
Dureté
Unité
g/cm2
W/mK
10-6 m/mK
N/mm2
N/mm2
%
HV
LaserForm ST-100
7,7
49
12,4
587
326
12
165
Acier C35
7,85
45
11
580-650
365
12
170
Caractéristiques du matériau LaserForm ST-100 comparé à l’acier C35.
tion des données CAO et la livraison des pièces injectées.
«C’est le délai habituel», déclare Sylvio Favero. «Nous avons
même réussi à fournir des piè-
ces en une semaine, pour de
plus petits composants».
Le matériau LaserForm ST-100
convient non seulement à la
production d’inserts de moules,
mission à engrenages. Les
technologies de fonderie et
d’usinage des roues étaient
impossibles à utiliser compte
tenu du délai extrêmement
SYSTÈME DE FRITTAGE
SÉLECTIF PAR LASER
FOUR
INFILTRATION DE CUIVRE
POSTE DE CAO POUR
CONCEPTION DES PIÈCES
ET INSERTS
BRÛLAGE DU LIANT
mais aussi à la fabrication de
pièces métalliques pour des
tests fonctionnels. Les caractéristiques du matériau sont similaires à celles de l’acier C35
(voir tableau). La société américaine Harvest Technologies,
participant également aux tests
bêta du nouveau four, a reçu
une commande de 12 petites
roues dentées pour une trans-
12 de ces roues dentées, pour une transmission à engrenage, ont été
livrées pour êtres soumises à des tests fonctionnels en seulement trois
jours. Seul le trou central a dû être percé à la bonne dimension.
court. Harvest a alors décidé
de produire les roues directement par frittage laser, à l’aide du LaserForm ST- 100.
Les pièces ont pu être livrées
en trois jours. Seul le trou
central a été alésé juste
avant l’assemblage des pièces
sur la transmission et le test
fonctionnel complet a pu être réalisé.
SECTEUR
MOULISTE
PROJET
BOÎTIER PLASTIQUE POUR L’ÉLECTRONIQUE
CENTRALE D’UN VOLANT
S O C I ÉT É
RESIN MODEL
Nouveautés
3D Systems passe un accord pour le développement et la
distribution de lasers avec Spectra-Physics
3D Systems annonce la signature d’un accord avec
Spectra-Physics Lasers, portant sur le développement et
la fabrication en commun de
lasers solides pompés par
diode, destinés aux applications de solid imaging.
Cet accord permettra de progresser dans l’intégration de la
technologie de Spectra-Physics
aux systèmes optiques utilisés dans les équipements de
3D Systems. Les deux entreprises comptent accélérer
l’introduction de nouveaux
lasers et optimiser les pro-
duits actuels, afin d’améliorer les performances.
«Cet accord répond à la demande croissante du marché
pour nos systèmes de solid
imaging, dont l’utilisation
s’étend désormais à l’outillage et à la fabrication rapides»,
déclare
Martin
McGough, vice-président senior développement et opérations de 3D Systems.
«Nous avons l’intention de
fabriquer une gamme particulièrement avancée de lasers, faciles d’utilisation et
nous sommes heureux de
de nouveaux produits et
améliorations. Ces six dernières années, 3D Systems et
Spectra-Physics ont déjà collaboré sur des projets similaires
qui ont été bien accueillis par
le marché», conclut Martin
McGough.
collaborer avec Spectra-Physics, dans le but de fournir
des solutions qui répondront
aux besoins des utilisateurs
les plus exigeants.»
«L’association des forces de
développement de nos deux
entreprises nous permettra
de proposer régulièrement
3D Systems et DSM Desotech créent une
entreprise commune
3D Systems et DSM Desotech
annoncent la fondation de
leur entreprise commune,
OptoForm LLC, pour le développement et la commercialisation de nouveaux équipements et matériaux destinés à
l’outillage rapide et aux procédés de fabrication directe et
indirecte.
Les matériaux incluent des céramiques, des composites
pour outillage et des plastiques chargés. Cette technologie devrait permettre de fabriquer des pièces plus fonctionnelles, ouvrant ainsi de
nouveaux marchés.
Les activités de recherche et
développement seront hébergées dans les locaux de
3D Systems à Valencia, Californie, et sur le site de Somos®
DSM Desotech à New Castle,
Delaware, aux Etats-Unis.
Pour commencer, trois unités d’évaluation technique
OptoForm seront placées sur
des sites clients afin de faciliter le développement des matériaux, matériels et logiciels.
Ils évalueront les plastiques
chargés, les céramiques et les
composites pour les industries de l’automobile, l’aérospatiale et l’outillage.
La commercialisation est attendue entre le deuxième semestre 2002 et début 2003.
Compte tenu des évolutions
de cette technologie, les deux
entreprises pensent qu’elle devrait connaître un succès similaire à celui des systèmes de
stéréolithographie actuels.
DCM, la prochaine
étape de la fabrication
rapide
«L’acquisition d’OptoForm SARL
en janvier 2001 nous a permis
de développer une gamme de
produits connue sous le nom
de DCM (Direct Composite
Manufacturing ou Fabrication
Directe en Composites)», déclare
Grant Flaharty, Vice-Président
Directeur de 3D Systems. «L’accord avec DSM Desotech devrait
permettre à nos deux entreprises
de concentrer leurs efforts sur
le développement de solutions
destinées aux industries de l’outillage et de la production.»
«Nous sommes très heureux
d’annoncer la signature de
cet accord avec 3D Systems»,
déclare Steve Hartig, Vice-
Président Marketing de
DSM Desotech. «La combinaison de nos savoirs faire et
les brevets de nos deux entreprises nous permettra de
répondre à la demande du
marché et de développer de
nouveaux produits.»
Cet accord est soumis à l’approbation du gouvernement
et à la satisfaction des exigences légales.
3D Systems recommande
le matériau flexible RPC
3D Systems Inc., filiale de
3D Systems Corp., recommande désormais l’utilisation
de la gamme de matériaux
RPCure 600 avec ses systèmes de stéréolithographie
SLA®. La société RPC Ltd.,
qui a développé ces matériaux et les commercialise, a
été récemment acquise par
3D Systems Corp.
«Nous pensons qu’il est important que nos clients puissent bénéficier des caractéristiques et
fonctionnalités avancées de ces
matériaux», explique Grant Flaharty, Vice-président Exploitation
Monde de 3D Systems.
«Les résines RPCure 600 sont
des matériaux flexibles qui peu-
vent être utilisés dans notre système SLA 7000 sans humidificateur, ce qui élimine les coûts et
opérations supplémentaires. RPC
et ses clients ont obtenu de
meilleurs résultats pour la réalisation de moules en silicone et la
vulcanisation à température ambiante (RTV)», ajoute-t-il.
Les matériaux RPCure 600 possèdent une grande résistance aux
chocs, ainsi qu’une grande flexibilité et précision. Ils peuvent être
utilisés dans la plupart des applications qui nécessitent un matériau résistant.
3D Systems et Vantico
reportent l’échéance de la
rupture de leur partenariat
3D Systems annonce que
3D Systems et Vantico ont décidé de reporter au 1er mai
2002 la date d’expiration de
leurs accords de distribution
et de développement respectifs. Ces accords devaient
prendre fin mi-février 2002.
Jusqu’au 1er mai 2002,
3D Systems reste le fournisseur exclusif mondial (sauf au
Japon) des photopolymères
pour stéréolithographie Cibatool
de Vantico.
3D Systems et Raindrop Geomagic s’associent pour
proposer des solutions de fabrication rapide
3D Systems et Raindrop Geomagic annoncent la signature
d’un accord portant sur le développement, le marketing et
les ventes de solutions clés en
main, matérielles et logicielles, destinées à la fabrication
rapide.
Ces nouvelles solutions associent un scanner 3-D pour la
capture des données, le logiciel Geomagic pour la conception des produits, les systèmes
de stéréolithographie de
3D Systems et les matériaux
associés pour le développement rapide et la fabrication
du produit fini. L’offre comprendra également des services de conseil et de formation
sur les procédés, les produits
et la technologie.
«Cet accord reflète notre vision de la fabrication rapide», déclare Grant Flaharty,
Vice-Président Senior Ventes
et Marketing Monde de
3D Systems. «Nous proposons une solution capable de
réduire considérablement le
délai et le coût de commercialisation des produits.»
Selon cet accord, 3D Systems
et Raindrop Geomagic se partageront équitablement les
coûts de développement du
nouveau logiciel. 3D Systems
assurera la vente de cette solution clé en main, avec l’aide de l’équipe technique et
commerciale de Raindrop
Geomagic. Les deux sociétés
collaboreront également pour
le développement du marketing produit.
Avantages pour l'industrie médicale
«C’est une excellente nouvelle pour toute société impliquée dans la fabrication rapide ou le sur-mesure de masse», déclare Ping Fu, Président et CEO de Raindrop
Geomagic. «Pour la première
fois, une solution complète
est mise au point par les
meilleurs fournisseurs, et les
plus reconnus.»
La solution clé en main sera
d’abord adoptée par les utilisateurs précoces de la fabrication
rapide, comme les fabricants
d’appareils médicaux et de prothèses personnalisés, notamment dans les domaines auditifs et dentaires. De nombreux
autres marchés verticaux devraient se rallier très prochainement à la fabrication rapide,
particulièrement ceux tirant un
avantage compétitif des produits personnalisés.
Les deux entreprises apportent déjà à Align Technology
des solutions essentielles à
son procédé de fabrication rapide. Cette société prévoit de
produire cette année des
millions d’appareils d’orthodontie sur-mesure Invisalign®.
Nouveautés
Un nouveau distributeur pour l’imprimante
ThermoJet® de 3D Systems
Revendeur Lyonnais à forte valeur ajoutée, W3D vient grossir le rang des
distributeurs de l’imprimante ThermoJet.
Moins d’un an après l’ouverture de son réseau de distribution indirecte dédié à
l’imprimante ThermoJet en
France, 3D Systems annonce la signature d’un accord
avec W3D.
Distributeur spécialisé dans
les solutions 3D (prototypage rapide, logiciels de CAO,
scanner 3D, centre d'usinage), W3D vise majoritairement les départements de
conception, de recherche et
développement, et les bureaux d'étude dans des secteurs aussi variés que la
joaillerie, le flaconnage, le
médical, l’automobile, l’électroménager ou la téléphonie.
«L’imprimante ThermoJet de
3D Systems nous permet
désormais de commercialiser
une solution complète de
conception, baptisée Pack 3D,
comprenant un scanner 3D,
une souris 3D et l’imprimante 3D ThermoJet», déclare
Fabrice Santoro, directeur
général de W3D. «Plus rapide et nettement moins compliquée à utiliser qu'une
machine d'usinage, l’imprimante ThermoJet permet
d’obtenir des modèles très
précis en quelques heures
contre plusieurs semaines
en usinage.»
«Ce produit est sans concurrence dans cette fourchette de
prix et les applications sont
multiples», précise Xavier
Duriez, co-fondateur de W3D.
«Tout est aisément matérialisable, faisant de l’imprimante
ThermoJet un complément
naturel à notre offre et un
avantage concurrentiel évident pour nos clients.»
Malgré sa jeunesse (l’entreprise existe depuis le 7 novembre dernier), W3D possède de nombreux partenariats avec des acteurs impor-
tants de la conception dans
la région Rhônes-Alpes, tels
que Axemble (distributeur
Solidworks), Vision Numeric
(solutions de gravure et de
sculpture 3D) ou encore le
lycée polyvalent Louis Aragon à Givors (centre technologique CFAO & prototypage
rapide).
«W3D est un exemple parfait
du type de partenaire dynamique et à forte valeur ajoutée que nous recherchions»,
déclare Pascal Rizzon, Directeur des Ventes France de
3D Systems. «Leur approche, centrée sur l’apport d’une solution complète à leur
clientèle, nous a séduit et
nous sommes impatients de
conquérir de nouveaux marchés avec eux.»
Rédaction
Edition : 3D Systems France
Contact : Rozenn SELLIN
Réalisation graphique :
Mandàla design & communication
www.mandala-design.com
Périodicité trimestrielle
Reproduction interdite
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