La conception pour la fabrication, également connue sous le nom de DFM / A (Design For Manufacturability / Assembly), est un ensemble de pratiques de conception spécifiques à une technologie. Son objectif est de réduire les coûts et la complexité d’une pièce ou d’un produit, rendant ainsi sa fabrication plus simple et économique. De plus, cela limite les modifications ultérieures de la ligne de production. Il est donc essentiel de résoudre les problèmes de conception dès que possible.
Au fil des décennies, les ingénieurs ont eu accès à une gamme incroyable d’outils, tels que les imprimantes 3D, qui ont grandement amélioré les processus de travail. Cet article présente les règles et principes appliqués à la conception pour la fabrication industrielle (DFM) et explore les différentes façons d’utiliser l’impression 3D dans ce contexte.
Les avantages de la conception pour la fabrication
La DFM réduit les coûts et les délais de mise sur le marché, tout en améliorant la qualité et la fiabilité d’un produit. Il est donc crucial de prendre en compte les principes de la DFM dès le développement d’un composant ou d’un produit. Analyser les composants existants pour vérifier qu’ils sont conçus et fabriqués efficacement peut également être très bénéfique.
L’objectif de la DFM est d’ajuster les exigences de géométrie, de mécanisme et de fonction générées pendant le processus de développement. Cela permet d’obtenir un produit prêt à être fabriqué et assemblé par des machines industrielles. Une utilisation appropriée de la DFM/A permet non seulement de vérifier que la pièce peut être fabriquée, mais aussi de respecter les spécifications techniques initiales, tout en minimisant les coûts d’outillage, les coûts des pièces, les cycles de production et les déchets.
Les règles et principes de la démarche DFM
Lors de la conception, il est essentiel de prendre en compte cinq facteurs clés :
- Le procédé de fabrication : il doit être choisi avec soin, car il détermine la direction de la conception.
- La conception : elle doit respecter les instructions des procédés de fabrication essentiels sélectionnés.
- Le matériau : la conception doit être adaptée au matériau choisi, car les procédés de fabrication dépendent des propriétés des matériaux.
- Les essais : la pièce doit être conçue de manière à faciliter les inspections et les tests.
La DFM dépend fortement du procédé de fabrication utilisé, mais certaines règles générales et meilleures pratiques restent toujours pertinentes, quel que soit le procédé ou la technologie :
- Minimiser le nombre de pièces : une réduction du nombre de pièces simplifie l’assemblage, les inspections et les essais, tout en réduisant les coûts.
- Utiliser des composants standards : remplacer les pièces sur mesure par des composants standard réduit les coûts et facilite l’approvisionnement.
- Concevoir des pièces multi-fonctionnelles : une pièce peut avoir plusieurs usages, ce qui améliore son efficacité et réduit les coûts.
- Concevoir des pièces communes à plusieurs gammes de produits : réutiliser des composants existants économise du temps et des ressources.
- Déterminer un ajustement et un niveau de finition acceptables : ajuster les dimensions critiques des pièces et réduire les coûts de contrôle.
- Faciliter la manipulation : simplifier l’assemblage et l’orientation des pièces facilite les processus de fabrication.
- Concevoir des pièces adaptées aux outillages : prendre en compte le processus de fabrication lors de la conception de pièces qui serviront d’outillage.
- Concevoir pour faciliter l’alignement : faciliter l’alignement des pièces pour éviter les erreurs lors de l’assemblage.
Simplifier et accélérer les processus DFM grâce à l’impression 3D
L’impression 3D joue un rôle croissant dans la production industrielle traditionnelle. Des outils, des porte-pièces et des gabarits sur mesure peuvent être imprimés en 3D pour faciliter la fabrication. De plus, l’impression 3D remplace souvent les processus traditionnels de fabrication pour la réalisation de prototypes, de moules de petite taille ou d’outils spéciaux.
Dans de nombreux cas, il est difficile de prendre les bonnes décisions de conception à partir d’un modèle CAO uniquement. L’impression 3D simplifie la réalisation de prototypes, offrant aux concepteurs la possibilité de disposer de pièces de haute qualité et fonctionnelles en quelques heures, à une fraction du coût des méthodes traditionnelles.
La stéréolithographie (SLA) et le frittage sélectif par laser (SLS) sont particulièrement adaptés à l’impression 3D de prototypes. Les imprimantes 3D SLA offrent une gamme de matériaux techniques permettant de produire des pièces solides et détaillées. Les imprimantes SLS sont plus adaptées à la production de prototypes fonctionnels en matériaux thermoplastiques flexibles ou rigides, tels que le nylon.
En conclusion, la conception pour l’impression 3D est essentielle pour optimiser et simplifier les processus de fabrication. L’impression 3D offre de nouvelles possibilités pour la réalisation de prototypes et la fabrication de pièces de manière rapide et économique. Il est important de se familiariser avec les règles spécifiques à chaque procédé de fabrication et de consulter les experts pour obtenir les meilleurs résultats.
