Pourquoi l'impression 3D en construction de machines ?
Un constructeur de machines travaille en petites quantités : un préhenseur par cellule robotisée, deux gabarits par ligne d'assemblage, quelques pièces de rechange par client. Pour de tels volumes, un moule d'injection n'est jamais rentable, et l'usinage dans la masse devient long et gourmand en matière dès que la forme se complique.
L'impression 3D ne nécessite aucun moule et son prix dépend surtout du volume de la pièce. Une pièce unique coûte à peu près autant à l'unité que dix. Vous pouvez aussi modifier la forme entre deux commandes, sans frais d'outillage supplémentaires.
Voici quatre applications que l'on retrouve chez tout constructeur de machines. Pour chacune : la demande typique, la technologie adaptée et un exemple de calcul, soit le volume de la pièce multiplié par le prix de départ du matériau, HTVA et hors finition.
1. Doigts de préhension et outillage de bout de bras
La demande : un robot doit saisir un nouveau produit et les doigts standard ne conviennent pas. Il vous faut des doigts qui épousent la forme du produit, légers et faciles à remplacer.
L'approche : le MJF en PA12 gris. Le PA12 est tenace, s'use peu au contact du produit et fléchit légèrement au lieu de casser. Le MJF offre une surface homogène et des cotes constantes d'une pièce à l'autre, ce qui compte quand les doigts travaillent par paire. Évidements, nervures et logement pour une ventouse ou un capteur s'intègrent directement dans la conception.
Exemple de calcul : 30 cm³ × 0,52 €/cm³ = à partir de 15,60 € par pièce, HTVA. Un jeu de deux doigts revient donc au double. Le prix réel s'affiche dans Quotebase ; volume × prix matière n'est qu'un point de départ.
2. Gabarits, aides au positionnement et montages
La demande : un monteur doit fixer un capteur toujours au même endroit et sous le même angle. Il vous faut une aide au positionnement qui maintient la pièce, pour que le résultat ne dépende plus de l'opérateur.
L'approche : pour une première version, le FDM en PETG s'impose. Il est abordable, assez solide pour un usage quotidien en atelier et rapide à modifier si l'ajustement n'est pas encore bon. Une fois le gabarit validé, s'il vous en faut plusieurs ou s'il doit être plus précis et plus durable, passez au MJF en PA12. Le FDM n'est pas encore dans Quotebase : demandez un devis sur mesure via info@makernaut.be.
Exemple de calcul : 60 cm³ × 0,35 €/cm³ = à partir de 21,00 € par pièce, HTVA. Le même gabarit en PA12 noir (MJF) revient à partir de 42,00 € par pièce, et ce prix-là s'affiche directement dans Quotebase.
3. Pièces de rechange pour machines obsolètes
La demande : une machine fonctionne encore parfaitement, mais un guide ou un tendeur de chaîne en plastique est cassé et le fabricant ne le livre plus. Remplacer toute la machine pour une seule pièce n'est pas envisageable.
L'approche : le SLS en PA12 blanc. Le SLS se passe de supports, si bien que canaux internes, clips et contre-dépouilles de la pièce d'origine sont réalisables. Le PA12 est un plastique technique qui résiste bien aux huiles, aux graisses et aux sollicitations répétées. Il vous faut toutefois un fichier 3D. S'il n'existe plus de plan, la pièce doit d'abord être redessinée à partir de l'original ou des morceaux.
Exemple de calcul : 25 cm³ × 0,65 €/cm³ = à partir de 16,25 € par pièce, HTVA. Conservez le fichier : la pièce suivante se commande sans nouveau dessin. Le prix réel s'affiche dans Quotebase ; volume × prix matière n'est qu'un point de départ.
4. Supports et pièces d'usure en inox 316L
La demande : un support ou un guide doit être en métal, parce qu'il chauffe, encaisse des efforts importants ou se trouve dans un environnement humide ou agressif. La forme est trop complexe pour être fraisée à bon prix, ou vous voulez regrouper plusieurs pièces en une seule.
L'approche : le SLM (impression métal) en acier inoxydable 316L. La pièce est fondue couche par couche à partir de poudre métallique et sort de l'imprimante en métal à part entière. Les ajustements et portées de roulement sont refraisés ou alésés ensuite, ce qui figure séparément dans le devis. Pour un support simple et rectangulaire, le fraisage CNC reste généralement le meilleur choix ; le SLM se justifie quand la forme est complexe.
Exemple de calcul : 15 cm³ × 3,99 €/cm³ = à partir de 59,85 € par pièce, HTVA. La reprise d'usinage des surfaces fonctionnelles s'ajoute. Le prix réel s'affiche dans Quotebase ; volume × prix matière n'est qu'un point de départ.
Récapitulatif des exemples de calcul
| Application | Technologie et matériau | Volume | À partir de, par pièce, HTVA |
|---|---|---|---|
| Doigt de préhension | MJF, PA12 gris | 30 cm³ | 15,60 € |
| Aide au positionnement (première version) | FDM, PETG (devis sur mesure) | 60 cm³ | 21,00 € |
| Aide au positionnement (série) | MJF, PA12 noir | 60 cm³ | 42,00 € |
| Pièce de rechange obsolète | SLS, PA12 blanc | 25 cm³ | 16,25 € |
| Support métallique | SLM, inox 316L | 15 cm³ | 59,85 € |
Tous les montants sont des prix de départ par pièce, HTVA et hors finition. Le volume est celui de la pièce elle-même : une forme évidée ou allégée fait donc baisser directement le prix.
Conseils de conception pour constructeurs de machines
- Évitez le bloc plein. Évidements et nervures rendent la pièce plus légère et moins chère, puisque vous payez au cm³.
- Gardez des parois d'épaisseur régulière. De fortes variations augmentent le risque de déformation, surtout sur les pièces allongées.
- Prévoyez les ajustements précis comme une reprise. Dessinez un trou légèrement plus petit et faites-le aléser ou repercer si un axe ou un roulement doit s'y loger serré.
- Utilisez des inserts pour les filetages souvent démontés. Un filetage directement dans le plastique s'use plus vite qu'un insert métallique.
- Regroupez les pièces. Un assemblage de trois pièces usinées vissées peut souvent devenir une seule pièce imprimée, avec moins de temps de montage.
- Intégrez la référence dans la pièce. Un numéro gravé permet de retrouver facilement une pièce de rechange plus tard.
Choisissez la technologie selon la fonction
- Choisissez le MJF en PA12 pour des pièces plastiques fonctionnelles en petite série, aux cotes constantes d'une pièce à l'autre.
- Choisissez le SLS en PA12 pour les pièces uniques complexes et les pièces de rechange, ou si vous avez besoin de TPU flexible.
- Choisissez le FDM pour les premières versions de gabarits et d'outillages encore appelés à évoluer.
- Choisissez le SLM si la pièce doit être en métal et que sa forme est trop complexe pour un fraisage économique. Si la forme est simple, optez pour l'usinage CNC.
Makernaut réalise le FDM et le SLA en interne. Le SLS, le MJF et le SLM passent par des partenaires sélectionnés. Pour l'usinage CNC, demandez un devis dans Quotebase : réponse sous un jour ouvrable.