Sans cordes, sans limites : WCB Robotics optimise le nettoyage intelligent des façades grâce à EOS SLS
WCB Robotics | Étude de cas
Chaque jour, des équipes continuent de se suspendre à des cordes pour nettoyer les vitres des gratte-ciel, un travail dangereux, lent, coûteux et dépendant des conditions météorologiques. WCB Robotics a décidé de changer cela avec E.L.M.O., un robot de nettoyage de façades alimenté par batterie et sans corde, qui grimpe et nettoie avec une qualité similaire à celle d'un humain, tout en n'utilisant qu'environ 1 litre d'eau par nettoyage. Pesant moins de 16 kg et conçu pour rester stable même par des vents atteignant 100 km/h, E.L.M.O. apporte une qualité et une sécurité constantes à une tâche qui repose encore sur le travail manuel dans 99 % des gratte-ciel.
Pour réaliser cette avancée, WCB Robotics avait besoin de pièces prêtes à la production, respectant des tolérances strictes, résistantes à la chaleur, à l'humidité et aux UV, et permettant de maintenir un poids total du système faible, pour plus de 500 composants uniques. L'usinage traditionnel et l'impression 3D grand public ne pouvaient pas suivre le rythme. Le frittage laser sélectif (SLS) EOS avec PA 2200 a permis d'obtenir la liberté de conception, la durabilité et la répétabilité dont l'équipe avait besoin pour passer des prototypes à un produit robuste et prêt à l'emploi.
Défi
Au fur et à mesure de l'évolution des conceptions, les pièces de WCB Robotics ont dépassé les limites de l'usinage sur tour/CNC et de la fabrication de feuilles acryliques. Des canaux internes complexes, une géométrie organique optimisée par l'IA et des tolérances de plus en plus strictes ont rendu l'usinage lent, coûteux et, dans de nombreux cas, impossible. Les essais avec les technologies FDM et SLA ont révélé certaines limites : tolérances incohérentes, faible résistance au fluage et à la température, problèmes de durabilité et retrait des supports fastidieux qui endommageaient les pièces et ralentissaient le débit. L'équipe avait besoin de pièces de production issues directement de la fabrication, avec la rigidité par rapport au poids et la résistance environnementale requises pour un robot devant fonctionner dans le monde entier, à des températures allant de 55 °C et 99 % d'humidité à des températures négatives en hiver, sans augmenter les coûts ni les délais.
Solution
La robotique WCB a été standardisée sur EOS SLS et le matériau Nylon pour fabriquer des éléments de châssis structurels, un capot de robot entièrement imprimé en SLS et des assemblages clés, notamment une pompe péristaltique légère, une bouteille d'eau multiport en instance de brevet et une raclette optimisée par CFD, directement depuis l'imprimante jusqu'à la mise en service.
« L'impression 3D nous aide à transcender les limites de la fabrication traditionnelle pour atteindre un paradis où la forme n'est dictée que par la fonction. À chaque couche, les machines SLS d'EOS donnent vie à l'imagination d'un rêveur, donnant naissance à des produits comme notre robot E.L.M.O. qui n'auraient jamais pu être fabriqués auparavant. »
Ujjawal Aggarwal, fondateur de WCB Robotics.
EOS SLS a éliminé le besoin de retirer les supports, préservé les caractéristiques délicates et permis la création de détails fins jusqu'à environ 0,5 mm sans compromettre l'intégrité structurelle. Le choix du matériau, EOS PA 2200, a offert la combinaison idéale entre rigidité et poids, résistance au fluage, stabilité thermique et résistance à l'humidité. Surtout, la cohérence du processus EOS a permis à WCB Robotics d'obtenir une qualité reproductible d'un lot à l'autre, réduisant ainsi les retouches et simplifiant l'assemblage en aval. Selon WCB Robotics, c'est ce facteur décisif qui a permis de transformer une production en petites séries et très complexe, auparavant prohibitive, en une opération viable.
« Le facteur décisif a été la performance du PA 2200 et la répétabilité des machines EOS. Nous obtenons une géométrie complexe, une conception ultra-légère et un contrôle dimensionnel en une seule fois, sans compromis. »Équipe d'ingénierie d'
- résumé interne, WCB Robotics
Résultats
Le passage à EOS SLS a modifié à la fois les capacités du produit et le rythme des activités. Sur le plan technique, WCB Robotics a obtenu un contrôle dimensionnel constant sur plus de 500 pièces uniques, intégré des chemins d'écoulement internes impossibles à réaliser par usinage et utilisé des composants polymères durables qui résistent aux climats difficiles tout en maintenant la masse du système à un faible niveau. Sur le plan opérationnel, l'équipe a supprimé le travail de retrait des supports, réduit les déchets et raccourci les boucles d'itération, ce qui a accéléré la mise sur le marché et permis de créer des modèles utilisables sur le terrain qui fonctionnent à un niveau sonore silencieux d'environ 75 dB tout en conservant la qualité du nettoyage.
Le robot nettoyeur E.L.M.O. de WCB Robotics fonctionne désormais de manière fiable grâce à sa pompe, sa bouteille d'eau, sa raclette, ses systèmes d'entraînement et son couvercle imprimés en 3D. La fabrication peut être facilement adaptée en fonction des besoins du marché. Cela s'accompagne d'un faible risque opérationnel, car la production basée sur la demande minimise les coûts de stockage et le risque de surstockage.
« EOS SLS n'a pas seulement rendu le robot possible, il a également permis à l'entreprise de se développer. Nous pouvons itérer rapidement, construire de manière répétée et livrer en toute confiance. »
Ujjawal Aggarwal, fondateur, WCB Robotics
La complexité du robot ayant considérablement augmenté après le passage au SLS, il n'était plus possible de réaliser des tests comparables à ceux effectués avec les méthodes précédentes. Cependant, dans la pratique, de nombreuses pièces actuelles ne pouvaient pas être usinées au poids cible dès le départ. Pour certains composants, WCB a observé un écart de coût pouvant atteindre 5 fois celui de l'usinage, ce qui souligne pourquoi le SLS est la seule voie viable pour la production en petites séries et à haute complexité.
En bref
- Réduction de 18 fois du temps de travail lié aux supports grâce à leur élimination et à la minimisation du post-traitement. Un exemple représentatif, une ventouse, est passé d'environ 9 heures de travail manuel à environ 30 minutes.
- Accélération de la mise sur le marché grâce à une itération rapide de la conception et à la fabrication directe de pièces fonctionnelles destinées à l'utilisation finale.
- Réduction du coût unitaire pour les constructions en petites séries et à haute complexité grâce à la consolidation de l'usinage en plusieurs étapes en une seule construction SLS. Dans certains cas spécifiques, le SLS s'est avéré jusqu'à 5 fois plus rentable que l'usinage.
- Fiabilité améliorée sur le terrain, quelles que soient la température et l'humidité : les pièces FDM grand public tombaient généralement en panne à environ 45 °C, tandis que les pièces SLS restaient robustes, même avec des conceptions plus fines, jusqu'à 60 °C.
- Réduction de 68 % de la masse du système grâce à l'objectif de 16 kg ; un modèle usiné comparable est estimé entre 30 et 50 kg.
- Fonctionnement silencieux démontré à environ 75 dB — adapté aux expositions en direct et aux démonstrations en intérieur — tout en conservant la qualité du nettoyage (rendu possible grâce à une géométrie adaptée à l'application).
Profil succinct de l'entreprise
WCB Robotics (Hyderabad, Inde) fabrique E.L.M.O., un robot intelligent sans corde qui nettoie les façades en verre des immeubles de grande hauteur de manière sûre et durable. E.L.M.O. utilise une technologie brevetée d'aspiration sans contact, des composants électroniques de sécurité de qualité automobile et consomme environ 1 litre d'eau par nettoyage, tout en fonctionnant par des vents pouvant atteindre 100 km/h.
