Fabrication Additive La montée en gamme des PME par la Fabrication Additive? 18/02/2014 SEIN Paris Joseph PUZO J.puzo@axon cable.fr
L explosion de l impression 3 D La 3 ème révolution industrielle? Chris ANDERSON 2012 «Makers: the new industrial revolution» 2
La Montée en Gamme Rapport Gallois Nov 2012 3
Agenda 1. Technologies et filières industrielles 2. Impact sur l organisation: i. d une entreprise ii. d une formation technologique 3. Initiative pour un rebond industriel 4
Les 3 principaux synonymes 1. «Impression 3 D»: Popularisée par les médias en référence aux imprimantes à 1000 d impression 3 D d objets en plastique. 2. «Fabrication Additive», (Fab Add), (FA): Appellation technique, par opposition à la fabrication soustractive (qui fait des copeaux) 3. «Fabrication Directe» Appellation choisie par l industrie aérospatiale française dans le cadre de «L usine aéronautique du future». 5
Fabrication Additive Principe Découpage en strates d un plan 3 D pour la Fab Add 6
Fabrication Additive Processus global Modèle CAO 3 D (Catia, Inventor,SolidEdges..) Fichier au format STL Découpage en strates Fichier au format STL Machine de Fabrication Additive Matières: plastiques, métaux, céramiques, 7
Fabrication Additive 4 familles de technologies 1. Fondre un jonc plastique à l endroit désiré : «impression 3 D». 2. Solidifier certaines zones d un polymère liquide (résine) par faisceau laser ou UV: «stéréo lithographie». 3. Souder des grains de poudre métallique ou céramique par laser ou faisceau d électrons ou frittage. Permet des «pièces creuses en titane», plus performantes et moins couteuses qu en aluminium ou inox. 4. Assembler par collage ou soudure de plaques découpées : «strato conception». Cette technologie s applique à une grande variété de matériaux et permet des prototypes de grande taille, mais découpes préalables de plaques fines. 8
Fabrication Additive familles de technologies 9
Fabrication Additive applications multi marchés / multi filières 1. Aérospatial: «Usine aéronautique du futur» GIFAS. 2. Automobile: Mécatronique.. PFA.. 3. Médical: Prothèses sur mesure en titane. 4. Artisanat: Réparation par l artisan du quartier 10
La Fabrication Additive Exemple: libération des contraintes des procédés traditionnels Réaliser des géométries réputées impossibles: La partie fermoir d une ceinture de sécurité d Airbus 70 gr en titane ( complète en 1 passe) au lieu de 155 gr en aluminium et acier (plusieurs pièces à assembler) Et moins cher par fermoir!! «le titane moins cher que l alu» 850 fermoirs/airbus gain 72.5kg = 2.5M /vie d un airbus 11
La Fabrication Additive Printed electronics Printed electronics printing methods to create electrical devices on various substrates printed=organic electronics or plastic electronics low cost volume fabrication (ex.: RFID systems) 12
La Fabrication Additive M.I.D. Molded Interconnect Device (MID): an injection molded thermoplastic part with integrated electronic circuit traces. Laser Direct Structuring (LDS) by LPKF Germany 13
Agenda 1. Technologies et filières industrielles 2. Impact sur l organisation: i. d une entreprise ii. d une formation technologique 3. Initiative pour un rebond industriel 14
Fabrication Additive conception et lancement accélérés (1/2) Support en Champagne Ardenne: 1. Formations: ESAD Reims ENSAM, Lycées. 2. Simulateurs: Généraux CRESTIC URCA 3. Imprimante 3D plastique RMS UTT 4. Imprimante 3D métal: CRITT MDTS 3A à Nogent URCA, UTT 1. Plan en 3 D: changement culturel au BE: 1 fonction = 1 étape CAO Solidworks. «3 D» plus facile que «2 D» 2. Simulation numérique sur le plan en 3 D: optimisation économique et rapide création de simulateurs métiers 3. Prototype conceptuel: changement culturel des méthodes de vente approche «Living Lab»: brainstorming et mise au point avec le client, maquette système du client 4. Prototype fonctionnel:.métallurgie des poudres.pièces infaisables en soustractif Une qualification industrielle rapide du produit 15
La Fabrication Additive exemple: simulation d impact Autodesk Simulation Mécanique Analyse d impact 18.02.14 16
Fabrication Additive avantage compétitif du simulateur métier Simulateur de durée de vie en flexion d un câble AXON complexe pour avion: 1 minute d ordinateur au lieu de 6 mois d essais 17
Fabrication Additive conception et lancement accélérés (2/2) 5. Premières séries: Moules, outillage 6. Fab Lab: Lycées Bazin Fab Lab Café.. 7. Innovations rapides Lean Engineering 8. Maintenance & SAV: Fab Lab d atelier Lycée.. 5. Fabrication immédiate des premières séries: fabrication «sans stocks» (souvent sans moule) en Lean Manufacturing 6. Formation «ludique» rapide des techniciens: formation par les «Fab. Lab.» qui attire les étudiants vers les études techniques 7. Productivité des ingénieurs BE: Lean Engineering pour la performance des «indirects». 8. Maintenance transformée (SAV): réparation réalisée par le client ou l artisan du quartier Conception de machines 18
Agenda 1. Technologies et filières industrielles 2. Impact sur l organisation: i. d une entreprise ii. d une formation technologique 3. Initiative pour un rebond industriel 19
Olympiades des Sciences de l Ingénieur lycées champardennais 12 avril 2013 chez AXON à Montmirail 15 équipes ont utilisé des technologies Fab Add, sur les 20 équipes en concurrence. 20
Fab Lab Origine: MIT 1990 Coût: 5K à 10K 1 découpe laser A4: 2K 1 fraiseuse CNC : 0,8K 1 découpe vinyl: 1K 1 imprimante 3D: 1K 1 Kinect: 150 1 Arduino: 15 21
Fab Lab typique RHINO 3D Modelling: 50 3D M.bot Digitizer: 1 700 or 3D DAVID SLS1 Scanner: 2 000 Replicator 2X: 3 500 ABS or PLA filament: 25 /kg TOTAL: Scanner, Modelling, Filament, Printing: 6 000 22
Fab Lab:«smartisation» électronique Arduino 15 Arduino: asingle board microcontroller to make the process of using electronics in multidisciplinary projects more accessible. 23
Fab Lab:«smartisation» électronique Raspberry 30 Raspberry Pi: a credit card sized single board computer with the intention of promoting the teaching of basic computer science in schools 24
Fab Lab Café «FabLabCafé» ouvert: Aux employés AXON et à leur famille Aux retraités AXON Arduino = 25 25
Agenda 1. Technologies et filières industrielles 2. Impact sur l organisation: i. d une entreprise ii. d une formation technologique 3. Initiative pour un rebond industriel 26
La Fabrication Additive l état de l art: du travail pour les chercheurs 1. En «plastique»:. c est aujourd hui, mais il reste des besoins Beaucoup de solutions existantes à températures courantes Peu de solutions en plastiques à haute performance Peu de solutions en «élastomères» 2. En «métal»: besoin de chercheurs en matériaux et en calculs Quelques solutions Beaucoup de poudres métalliques sont encore à inventer Les matériaux «FabAdd» sont à caractériser Il manque beaucoup de «simulateurs métiers» 3. En «business models»:. La croissance est de plus de 20% l an Les business models sont presque tous à inventer: Logistique sans stocks intermédiaires Maintenance réactive.. 27
Les 3 étages d une chaîne industrielle Systémier Gd Groupe Constructeur de satellites, d avions, de voitures... Assemble des technologies éprouvées Un Systémier achète 70% de son chiffre d affaires Equipementier Gd Gr /ETI Fabricant de modules (porte, aile, train d atterrissage..) Qualifie des technologies prêtes Composantier ETI/PMI Fournisseur de pièces et composants Développe de nouveaux composants à partir de matériaux (à la frontière des connaissances académiques) La Fabrication Additive concerne de nouveaux matériaux donc permet la montée en gamme des PME. 28 Les Produits en Fabrication Additive sont des «produits industriels exportables»
Les initiatives Fab Add étrangères Allemagne: 70 Franhaufer institutes: 10 en Fab Add Chine: M. BO, vice ministre industrie (17/12/12): Nous subventionnerons les Fab Add USA: M. OBAMA, Etat de l Union (13/02/13): 14 Hub Fab Add.. Nous serons en tête UK:. 29
Le bouillonnement Fab Add français Entités «FabLab». coût 10K Environ 50 Fab Lab Plus de 200 quasi Fab Lab Plateformes «FabAdd» coût 1 à 5M Saint Dié, Saint Etienne, Grenoble 10 Fab Add??? Cluster «FabAdd» coût 50 à 100K Cluster de Charleville. Labos: métallurgie des poudres, traitements de surface. Beaucoup d initiatives (mais à coordonner) 30
Fabrication Additive initiative pour un grand Programme? 1. Multiplier les Fab Lab scolaires et de quartier pour attirer vers les études techniques. 500 x 10K = 5M 2. Développer des Clusters Fab Add de proximité pour créer un réseau de parties prenantes à moins d une heure d une agglomération.. 100 x 100K = 10 M 3. Créer des Plateformes Fab Add de R&D (matériaux, simulation numérique, procédés). 30 x 5M =150M 4. Créer de Grandes Plateformes Fab Add (matériaux, simulation numérique, procédés). 3 x 50M =150M 31
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