IMPRESSION 3D OU USINAGE : LE DUEL?

Nos clients nous interrogent souvent quant au positionnement respectif de l'impression 3D et de l'usinage :« Quels avantages offre l'usinage comparé à l'impression 3D ? L'impression 3D est-elle concurrente de vos machines ? Sonne-elle le glas de l'usinage ? »

La Société DATRON est spécialisée dans la conception de centres d'Usinage Grande Vitesse haut de gamme pour des secteurs d'activité variés, qu'il s'agisse de prototypage ou de production intensive.

Souvent consultés pour des applications de pointe, nécessitant d'usiner des prototypes, petits outillages, préséries, nous sommes confrontés à des besoins techniques variés et spécifiques, et croisons nombre de technologies.
C'est ainsi que nous avons assisté ces dernières années à l'apparition et l'évolution fulgurante de l'impression 3D.

En nous appuyant sur cette expérience, nous allons tenter, dans ce court article, de partager avec vous notre ressenti sur le sujet.

• Quels sont les avantages et les limites de l'impression 3D ?

Il est vrai que la fabrication additive évolue de façon fulgurante depuis le début du XXIème siècle. A l'origine limitée au prototypage d'objets de petites tailles, en résine, elle va se diversifier au fil des années en termes de matériaux, taille et qualité des pièces.

L'un des principaux avantages de la fabrication additive, le plus fréquemment évoqué par nos clients, relève de la simplicité d'utilisation et de la rapidité à concrétiser une pièce : pas de passage par une FAO, d'approvisionnement d'outils spéciaux, de bridages spécifiques… pas besoin de longues années d'expérience pour réaliser une pièce.

Le prix d'entrée pour une imprimante 3D est aussi devenu très abordable si l'on reste sur les technologies les plus simples.

Enfin, l'impression 3D est la technologie incontournable pour réaliser très simplement des pièces complexes difficiles voire impossibles à usiner (pièces creuses, canaux internes, certaines contre-dépouilles complexes…).

Cependant cette technologie connait encore des limites en termes de polyvalence, précision…

Si elle offre la possibilité aujourd'hui de réaliser des pièces dans de nombreux matériaux, chaque imprimante 3D, selon sa technologie, n'est généralement pas polyvalente et reste dédiée à une seule matière. Ceci peut s'avérer pénalisant dans la validation fonctionnelle d'une pièce ou face à des besoins très variés en termes de matériaux.

S'agissant de matériaux métalliques et plastiques, elle ne « restitue » pas toujours les caractéristiques intrinsèques à ce matériau. La fabrication par couches successives pouvant entre autres être à l'origine de zones de fragilité dans la structure du matériau.
Les états de surface sont souvent de qualité très moyenne nécessitant parfois un usinage ou polissage post-impression.
De même que les précisions et répétabilités sont généralement limitées, en particulier pour les solutions les plus accessibles en termes de budget.

Enfin, du point de vue sanitaire, certaines technologies peuvent être à l'origine de nanoparticules nocives.

Parlons maintenant de l'enlèvement de matière, et plus particulièrement de l'usinage !

• En quoi l'usinage a-t-il évolué et reste-t-il une solution pertinente lorsqu'on souhaite innover ?

Si les évolutions sont moins spectaculaires pour cette technologie beaucoup plus ancienne, elles sont cependant nombreuses et apportent des solutions aux problématiques actuelles.

Ainsi, l'apparition de l'UGV (Usinage Grande Vitesse), l'évolution des outils et revêtements d'outils, ouvrent de nouvelles possibilités et permettent l'usinage de matériaux et de pièces complexes difficiles, voire impossibles, à travailler avec des méthodes d'usinage plus conventionnelles.

Qu'il s'agisse d'alliages légers, plastiques variés y compris les plus fragiles ou thermosensibles (peek, coc…), composites (chargés époxy, graphite…) mais aussi petites pièces en titane, inox…. Les pièces sont usinées directement dans la matière définitive pour des essais fonctionnels ou mécaniques, des tests d'usure et bien sûr pour valider le design avec son rendu définitif…

En UGV, les états de surface peuvent aller jusqu'à un aspect proche du miroir, en particulier si l'on utilise les nouvelles gammes d'outils revêtus dédiés.

Grâce à des efforts de coupe réduits et à un moindre dégagement de chaleur au niveau de la pièce finie, l'UGV préserve l'intégrité des matériaux et leurs caractéristiques intrinsèques. Vous ne créez pas d'amorce de rupture, la matière n'est pas opacifiée, modifiée… Dans les plastiques par exemple, on parvient non seulement à de très bons états de surface mais aussi à conserver la transparence. Enfin, il est possible de réaliser des effets de texture par gravure.

Les niveaux de résolution, de précision et de répétabilité que peut offrir l'usinage permettent la réalisation de pièces de micromécanique de précision grâce à l'utilisation de micro-fraises et micro-forêts pour lesquelles les technologies 3D actuelles rencontrent des limites.

Enfin, l'usinage sera aussi bien adapté au prototypage qu'à la réalisation de préséries ou à la production et ce parfois en utilisant la même machine, avec des temps d'usinage extrêmement réduits dans le cas de l'UGV pour les pièces complexes ou exigeantes en états de surface, comparé aux anciennes solutions d'usinage.

Ainsi, les fabrications additives et soustractives offrent des limites et des avantages qui en font des technologies totalement complémentaires.

Aujourd'hui, l'argument le plus fréquemment cité en faveur de la fabrication additive, et qu'on ne peut nier, relève de sa simplicité de mise en œuvre pour une clientèle qui rencontre le besoin de produire des pièces en ne disposant d'aucune expérience de l'usinage.
Ce constat a « mis une saine pression » aux fabricants de centres d'usinage, nous obligeant à réfléchir et développer de nouveaux interfaces simples et intuitifs, des machines modulables et polyvalentes... nous obligeant à progresser et à remettre en cause nos habitudes.

• Quels avantages offrent aujourd'hui plus particulièrement les centres UGV DATRON?

Les avantages de l'usinage grande vitesse sont multiples ! La polyvalence, la modularité et la simplicité d'utilisation sont essentiels.

• Simplicité de mise en œuvre :

Pour répondre à la demande de simplicité d'utilisation, DATRON a innové en créant l'interface intuitive DATRON next, permettant le pilotage totalement tactile de votre centre UGV. Le concept : une commande qui rend le lancement d'un usinage aussi simple que l'utilisation d'un smartphone !

Ainsi les bureaux R&D de sociétés innovantes trouvent une solution d'usinage aux performances haut de gamme accessible à tous. Et il est ensuite aisé de passer à la production sur la même typologie de machine que celle ayant servi à l'étude, ainsi de la validation à la production, pas de surprise !

• Polyvalence et modularité hors normes :

Les centres UGV DATRON offrent, outre les avantages classiques inhérents à l'usinage grande vitesse, toute une panoplie de fonctions et accessoires spécifiques orientés application pour un process optimisé, tels que :

• Caméra de positionnement pour des matériaux trop fins ou fragiles pour le palpage mécanique
• Pistolets à air ionisé pour démagnétiser les plastiques
• Suivi de défauts en Z avec le palpeur mécanique (indispensable en microfluidique ou pour de la gravure de précision)
• Soufflage d'air refroidi pour les matériaux très thermosensibles
• Aspiration de poussières pour les divers composites,
• Absence de lubrifiants gras donc de polluants dans les process (éthanol)
• …

Ainsi vous configurez votre machine « sur mesure » et disposez d'un outil polyvalent par excellence, idéal pour toutes vos problématiques.

La liste des applications est impressionnante et va de l'antenne haute fréquence de 1000x1500mm à la découpe de petits implants de moins de 1x1mm dans des épaisseurs de quelques dixièmes de mm à environ 100mm, en passant par la gravure de précision… Rien ne vous résiste !

Découvrez dès maintenant les centres UGV DATRON disponibles avec l'interface next.