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Les pinces imprimées en 3D par l’impression 3D de HP transforment l’automatisation de la fabrication

CNC Würfel réduit les délais en fabriquant des bras de préhension personnalisés avec HP Multi Jet Fusion.

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Industrie

Impression 3D industrielle

Secteur: Robotique

Matériau

HP 3D PA 12 à haute réutilisabilité2

Défi

Améliorer leurs processus d’automatisation en trouvant une nouvelle façon de fabriquer un bras de préhension de robot personnalisé et un réceptacle de pièce témoin.

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Technologie

Technologie HP Multi Jet Fusion

Imprimante 3D HP Jet Fusion 4200

Résultats

CNC Würfel a réalisé une production plus rentable et plus rapide en remplaçant l’outillage par des pièces imprimées HP MJF 3D. 

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DÉFI

Problèmes avec la production de pinces 3D précédente

CNC Würfel se spécialise dans la fabrication et l’automatisation et l’optimisation des processus pour des industries telles que l’automobile et la technologie médicale. 

CNC Würfel a commencé à utiliser l’impression 3D en 2017, en imprimant des composants qui étaient produits à l’origine avec une fraise ou un tour, ce qui entraînait de longs délais de production. Grâce à l’impression 3D de ces pièces, l’entreprise a pu réduire les temps de production et imprimer des prototypes pour tester les opérations des systèmes.

CNC Würfel souhaitait produire plus rapidement son adaptateur de pince, une pièce qui ramasse les éléments sur les convoyeurs à courroie et nécessite plusieurs composants et systèmes de préhension.

Avec la fabrication traditionnelle, les délais variaient de 8 à 10 semaines. CNC Würfel a conçu trois nouvelles paires de doigts de préhension pour l’avant du robot afin qu’il puisse saisir plusieurs éléments à la fois.

La production d’un adaptateur de préhension avec une fraise ou un tour nécessite des connaissances approfondies et pose des questions sur la conception pour le fraisage, la capacité de la pièce à tolérer le processus d’usinage à commande numérique et la manière d’éviter l’accrochage ou le déchirement lors du positionnement de la tubulure externe.

CNC Würfel devait également intégrer une pièce témoin dans le système pour faciliter l’inspection, ou en créer une qui s’intègre et réalise automatiquement des inspections. Cette pièce devait être capable de résister à des influences extérieures liées à l’homme et aux conditions météorologiques.

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« Les contextes et les moyens d’utilisation de l’impression 3D sont en constante expansion, et dans le monde professionnel comme dans le monde du consommateur, les possibilités sont pratiquement illimitées. » 

Oliver Würfel, Directeur général, CNC-Automation Würfel

SOLUTION

Conception d’une pince imprimée en 3D et de pièces finales personnalisées

CNC Würfel a décidé de produire un adaptateur de pince imprimé en 3D, afin de fabriquer à des vitesses plus rapides en utilisant un procédé plus simple. 

« En fin de compte, nous avons réduit à trois modèles, de rond à angulaire », a déclaré Lars Weiß, responsable de l’impression 3D et des ventes pour CNC-Automation Würfel.

« Il a ensuite été appliqué au produit final, qui est maintenant utilisé dans trois de nos systèmes d’automatisation. Cet adaptateur de pince imprimé en 3D ressemble à une section de boîte attachée qui possède des raccords à vis, des alésages pour les raccords pneumatiques et les vannes de décompression, et dont la conception est si flexible que nous n’aurions presque certainement pas pu le faire avec le fraisage. »

Pour leur réceptacle de pièces témoins, CNC Würfel souhaitait une boîte en métal, en acier inoxydable ou un autre matériau résistant aux intempéries capable d’accueillir la pièce entière. 

Il fallait ensuite plier, ajuster, souder et assembler la boîte en métal pour créer une barrière moulée qui protège les pièces à l’intérieur. Toutefois, la conception et la production entraîneraient des coûts d’environ 4 500 € (5 176 $) par châssis.

La conception a donc été adaptée à l’impression 3D en créant un visuel de haute qualité du boîtier de la pièce témoin, composé de quatre parties : le capot, la base et deux supports pour la maintenir en place.

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RÉSULTATS

Production de pinces imprimées en 3D rapide et économique

De la conception au composant fini, la production de l’adaptateur de pince prenait généralement de 8 à 10 semaines, mais avec la technologie HP MJF, le temps de production a été réduit à seulement 2 jours, soit une réduction d’environ 2 mois.

Les coûts de conception HP MJF pour l’adaptateur de pince imprimé en 3D sont compris entre 1 500 € et 2 000 € (1 725 $ à 2 300 $), avec un coût d’impression 3D de 200 € (230 $). Les méthodes précédentes coûtent jusqu’à 3 fois plus cher, CNC Würfel a donc pu réaliser des économies d’environ 66 %.

Le réceptacle de pièces témoin a été imprimé en 3D et refroidi en 3 jours, puis monté en 3 jours, pour un temps de production total d’un peu moins d’une semaine. Les méthodes précédentes auraient pris entre 8 et 10 semaines, le temps global a donc été réduit de 2 mois.

Les coûts de fabrication traditionnels auraient été de 4 500 € (5 176 $), mais avec HP MJF, les pièces imprimées en 3D coûtent entre 150 € et 250 € (172 $ et 287 $), sans compter la conception, pour une réduction de coût de 95 %. Le poids du réceptacle de pièces témoin imprimé en 3D a également été diminué de 84 %.

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Cas d’ impression 3D industrielle

  1. Toutes les images sont utilisées avec la gracieuse permission de CNC-AUTOMATION WÜRFEL
  2. Les solutions d’impression 3D HP Jet Fusion, utilisées avec le matériau HP 3D PA 12 à haute réutilisabilité, assurent jusqu’à 80 % de réutilisabilité de la poudre, et produisent des pièces fonctionnelles lot après lot. Dans le cadre des tests, le matériau est vieilli dans des conditions d’impression réelles et la poudre est suivie par générations (pire cas pour la réutilisation). Des pièces sont ensuite fabriquées à partir de chaque génération et testées pour déterminer leurs propriétés mécaniques et leur précision.