Deceuninck redessine les pièces de matrice pour la fabrication par impression 3D en métal

L’impression 3D est un domaine déjà bien exploré par le fabricant de profilés Deceuninck. Pour apprendre toujours davantage sur les possibilités inhérentes à cette technologie de fabrication additive, les salariés de l’entreprise ont participé à la masterclass 'Design for Manufacturing'. Une étape supplémentaire, achevée avec succès, sur la voie qui mène à une manière fondamentalement différente de réfléchir et réenvisager de manière critique les procédés de fabrication existants.

Deceuninck, une entreprise implantée à Hooglede (Flandre occidentale), développe et produit des solutions innovantes en matériaux durables, à base de PVC et composites de bois, pour fabriquer des portes et fenêtres, mobilier de jardin, recouvrements de toiture, bardages de façade, et autres applications pour l’intérieur. L’entreprise propose également une assistance technique à l’usage des architectes, fabricants de fenêtres, et clients opérant dans le secteur des profilés. Deceuninck, en tant qu’entreprise belge de premier plan et leader dans son segment de marché, répond exactement aux besoins spécifiques de sa clientèle dans notre pays. L’échange en continu d’informations entre les clients et le département Développement de produits permet à l’entreprise de toujours apporter les solutions optimales en réponse à l’évolution constante de la demande perceptible sur le marché.

A partir d’une représentation visuelle, réaliser un prototype fonctionnel

L’innovation est un aspect essentiel pour Deceuninck, peu importe qu’il s’agisse des produits ou des méthodes de production. En conséquence, déjà depuis un certain temps, la fabrication additive n’est plus une inconnue pour cette entreprise. Plus exactement depuis 2005, elle met en oeuvre la technique de l’impression 3D pour le prototypage, initialement réalisé en sous-traitance, via un partenaire externe, de manière à obtenir une représentation visuelle des projets de nouveau produit. L’objectif à l’époque était d’améliorer le degré de fiabilité des nouvelles matrices requises pour fabriquer les profilés. 

Depuis 2013, la fabrication par imprimante 3D est réalisée non seulement en sous-traitance, mais également en interne. Et cela pour garantir la fiabilité des systèmes de construction – chaque profilé et ses diverses combinaisons d’assemblage. C’est pourquoi l’entreprise a investi pour se doter d’une imprimante 3D. Parmi les options envisageables, Deceuninck a opté pour la technologie FDM (fused deposition modeling), notamment parce que ce procédé utilise le matériau ABS, très proche du PVC. Le but ultime est de fabriquer tous les profilés par impression 3D et de réaliser les essais fonctionnels, ce qui permettra de fabriquer un châssis de fenêtre dans son intégralité (ce qui inclut les montants, les battants, les traverses, appuis et autres composants). 

Pour toutes ces raisons, Deceuninck a fait le premier pas menant vers l’impression 3D de pièces en métal. A l’époque de cette décision, la première pièce que l’on a choisi de fabriquer par cette méthode était un insert : un composant initialement usiné dans l’entreprise (par des opérations de meulage et fraisage) pour obtenir le produit requis. Ensuite, la pièce était trempée puis modifiée par électroérosion, avant le traitement de finition (polissage). Mais ce composant n’avait qu’une durée de vie limitée, parce qu’il était exposé à l’usure et à la corrosion. La nouvelle méthode de travail a consisté à faire fabriquer la pièce en CoCr, par la technique d’impression 3D. Certes au même prix, mais la durée de vie était deux fois plus longue… La transition vers le procédé de fabrication par impression 3D a nécessité une adaptation du concept de l’insert. Pour respecter les tolérances, et supprimer les opérations ultérieures de finition, plusieurs prototypes ont été fabriqués de manière itérative. Entre temps, c’est-à-dire depuis maintenant plus d’un an, cette méthodologie est devenue la procédure standard. 

Know-how interne, via masterclass

A l’époque, la technologie de l’impression 3D avait semblé très prometteuse, mais Deceuninck n’avait pas le savoir requis pour exploiter pleinement le potentiel de cette nouvelle méthode de production. Aussi, plusieurs salariés ont participé à la masterclass 'Design for additive manufacturing', organisée par Sirris. Le cas d’application qu’ils ont présenté : l’insert, dont la géométrie a été modifiée pour tenir compte de la technologie AM. En concertation avec les experts AM de Sirris, les participants ont alors recherché la solution la plus adéquate. 

Le savoir acquis pendant la masterclass a été utilisé pendant la deuxième étape de la technique de fabrication 3D à base de métal : la réalisation complète d’un calibre. Avec pour but de concevoir et imprimer la pièce en interne, via un nouveau système. A titre de comparaison, deux calibres identiques, fabriqués en acier selon le système connu, ont été commandés en Chine auprès d’un partenaire habituel. 

Cas d’étude : le calibre

Le système connu est fondé sur un concept connu, dont les pièces restent à adapter sur site pour aboutir à la qualité et au degré de finition comme requis. Le nouveau système fabriqué selon la technologie AM s’est révélé très simple, facile à assembler, efficient en consommation d’énergie et d’eau et les résultats en laboratoire étaient inégalés. De plus, le calibre AM fabriqué en CoCr était résistant à l’usure. Toutefois, le système ne convenait pas pour tous les profilés et n’offrait qu’un nombre limité de possibilités de réglage et d’adaptation du calibre. 

La méthodologie de réflexion, qui consiste à se focaliser sur les fonctionnalités, a également eu un impact sur la manière de procéder pour revoir le concept de pièces (les calibres suivants) qui, pour leur part, étaient encore fabriqués selon les techniques conventionnelles, ce qui s’est traduit finalement par une réduction drastique des coûts et une utilisation beaucoup plus facile pour les clients. 

A l’issue des tests, Deceuninck a conclu que la technologie de l’impression 3D était utilisable comme solution de rechange pour des applications spécifiques. De plus, le nouveau système s’est révélé compétitif, en terme de prix, en cas de commande auprès d’un fournisseur extérieur; à cela s’ajoute que le temps nécessaire à la mise sur le marché est nettement plus court. Toutefois, cette méthode de travail requiert des concepteurs au courant du procédé, et il faut se focaliser sur les fonctionnalités de l’équipement mis en oeuvre. D’une manière générale, on peut résumer en disant que la fabrication additive est une technologie de complément, un ajout utile aux méthodes existantes. Pour certaines applications, il s’agit d’une solution intéressante au double plan technique et économique. 

Les réalisations chez Deceuninck sont un bel exemple de ce que la technologie de l’impression 3D peut vous apporter. Vous souhaitez savoir ce que la fabrication additive peut faire dans le cas de vos produits ou de vos procédés de fabrication ? Les 24 et 25 février et le 17 mars 2016, Sirris organise de nouveau la masterclass 'Design for Additive Manufacturing', qui vous permet de faire l’acquisition du savoir requis pour concevoir les composants de manière spécifique en vue de la fabrication par impression 3D. Ce qui vous permettra d’exploiter tous les avantages inhérents à cette technologie. Pour toutes les informations sur cette masterclass, consultez notre agenda et inscrivez-vous dans la liste des participants.