Quand l'évolutivité dépend de la cohérence
Shapeways fait progresser la production de drones
Shapeways fabrique un essaim de drones grâce à sa nouvelle plateforme polymère, avant même son lancement sur le marché
Réussir à fabriquer un seul drone est déjà un défi. Mettre en place un système de fabrication capable de produire des centaines de drones devant fonctionner de manière homogène au sein d’une même flotte synchronisée est tout autre chose. C’est précisément le défi que Shapeways s’apprête à relever grâce à la nouvelle génération de la technologie polymère EOS. En amont du lancement officiel de la plateforme, Shapeways évalue le nouveau système EOS pour la fabrication de composants en PA12 destinés aux drones utilisés dans les spectacles lumineux aériens à grande échelle. Cette application offre un environnement réel exigeant, dans lequel la répétabilité, la stabilité des processus et la productivité ont toutes un impact direct sur la capacité à passer à l'échelle.
Pour Shapeways, ce projet reflète également une évolution plus générale dans le secteur de la fabrication. Les entreprises qui développent du matériel de nouvelle génération doivent de plus en plus passer rapidement de la phase de développement à la production industrielle, tout en conservant la flexibilité nécessaire pour faire évoluer leurs produits, gérer les variations de volumes et éviter de s'engager trop tôt dans des processus de fabrication rigides.
Basée à Eindhoven, aux Pays-Bas, au cœur de la région Brainport et de son écosystème dédié au matériel informatique, Shapeways collabore avec des entreprises pour industrialiser et déployer à grande échelle du matériel de nouvelle génération. Son modèle de fabrication associe technologies de production, flux de travail numériques, expertise en matière de processus, post-traitement et assurance qualité afin de mettre en place le système de fabrication nécessaire pour faire passer les produits du stade du développement à celui d’une production reproductible. La technologie SLS d’EOS constitue un élément essentiel de ce système.
Quand la cohérence de la production devient une question de performances des machines
Les spectacles lumineux de drones posent un défi de fabrication inhabituel, car chaque drone ne fonctionne pas de manière indépendante. Des centaines d’appareils volent ensemble, en suivant des trajectoires coordonnées avec une grande précision de positionnement et en réagissant aux mêmes commandes. À mesure que la flotte s’agrandit, les petites variations entre les composants peuvent prendre de plus en plus d’importance. Les différences de géométrie, de propriétés mécaniques ou de poids peuvent influencer le comportement d’un drone individuel en vol. Lorsque des centaines de drones doivent maintenir des positions précises les uns par rapport aux autres, la cohérence du processus de fabrication est directement liée aux performances de l’ensemble du système.
« Le défi ne consiste pas à produire un seul drone performant », explique Jules Witte, directeur des opérations chez Shapeways. « Le défi consiste à produire des centaines de drones qui se comportent de manière identique en vol. C’est ce niveau de cohérence qui permet en fin de compte aux essaims de drones synchronisés de se développer à grande échelle. » Pour Shapeways, cette application constitue un exemple particulièrement pertinent de fabrication additive industrielle. L’évolutivité ne se résume pas à une simple augmentation de la production. Il s’agit de mettre en place un processus de fabrication capable de maintenir des caractéristiques et une qualité prévisibles à mesure que les volumes de production augmentent.
Mettre en place un parcours plus direct entre le développement et la production
Le matériel de nouvelle génération suit rarement un parcours simple, du prototype à la production en série. Les produits évoluent au fur et à mesure qu’ils sont testés. Les conceptions changent à mesure que les ingénieurs tirent des enseignements des performances en conditions réelles. Les volumes de production augmentent progressivement, et les entreprises ont besoin de flexibilité pour s’adapter sans devoir relancer le processus de fabrication à chaque modification du matériel. Le frittage sélectif par laser (SLS) offre un avantage majeur dans ce contexte, car il permet de fabriquer des composants polymères complexes sans outillage dédié. Les modifications de conception peuvent être intégrées directement dans le modèle numérique, ce qui permet au processus de fabrication d’évoluer au rythme du produit. Pour les marchés dynamiques tels que ceux des drones et des UAV, cela permet une transition plus fluide entre le développement, la validation et la production.
Plutôt que de considérer le prototypage et la fabrication comme des étapes distinctes, Shapeways utilise la fabrication numérique pour mettre en place des processus de production capables d’évoluer de pair avec l’application. Les clients peuvent valider leurs conceptions, fabriquer des premières séries de production et augmenter les volumes sans que cela n'implique nécessairement un changement de technologie de fabrication ni un investissement important en outillage. Cette flexibilité est au cœur de l'approche de Shapeways en matière d'industrialisation du matériel de nouvelle génération : sélectionner et développer le processus de fabrication en fonction des exigences du produit, tout en traçant une voie claire vers une production reproductible à mesure que la demande augmente.
La répétabilité, fondement de la mise à l'échelle
Pour les essaims de drones synchronisés, la répétabilité n’est pas simplement un indicateur de qualité. Elle garantit un comportement prévisible de l’ensemble de la flotte. La nouvelle plateforme polymère répond à cette exigence grâce à la combinaison d’un grand volume d’impression, de performances de processus éprouvées et d’un débit nettement supérieur. Dans le cadre de l’application des drones, elle a permis une amélioration de la productivité de 40 % par rapport au système précédent. Parallèlement, le temps de fabrication par composant a été réduit d’environ 8 à 6 minutes. Cela permet à Shapeways d’augmenter sa capacité tout en conservant la répétabilité nécessaire au fonctionnement synchronisé des essaims. Cette combinaison de productivité et de cohérence est un facteur clé pour développer les flottes de drones et répondre à la demande future.
Pour Shapeways, ce même principe s’étend à la gamme plus large de matériel de nouvelle génération qu’elle prend en charge. Un processus d’industrialisation robuste doit allier la liberté de conception à la stabilité des processus et aux contrôles qualité nécessaires pour passer en toute confiance à la production d’une application. Cette flexibilité vient compléter les gains de productivité de la plateforme et permet une production évolutive adaptée aux diverses exigences des clients. Jules Witte déclare : « La technologie EOS est un élément clé de notre capacité à rendre accessibles, à l’échelle industrielle, des pièces en nylon durables et de qualité industrielle. La combinaison de systèmes industriels fiables, de résultats reproductibles et d’une capacité de fabrication flexible nous permet de répondre à la vaste gamme d’applications que nos clients nous soumettent. »
L'industrialisation de la prochaine génération de matériel informatique
Ce projet de drone reflète une évolution plus large du rôle de la fabrication additive. Le défi ne consiste plus simplement à prouver qu’un composant complexe peut être produit avec succès, mais à mettre en place un processus de fabrication capable de fournir les mêmes performances de manière répétée, efficace et aux volumes requis, à mesure qu’une application évolue vers la production industrielle. Cette exigence est particulièrement évidente dans le cas des flottes de drones synchronisées. À mesure que la production passe d’un nombre limité d’unités à des centaines de drones, la cohérence de la géométrie, du poids et des performances mécaniques devient cruciale pour le comportement de l’ensemble du système. Cela signifie qu’il ne suffit pas d’augmenter la production : le processus de fabrication lui-même doit être capable d’évoluer sans introduire de variabilité susceptible d’affecter les performances.
C'est là que Shapeways joue un rôle qui va bien au-delà de la simple mise à disposition de la fabrication additive. L’entreprise collabore avec ses clients pour industrialiser du matériel de nouvelle génération, en réunissant technologie de production, développement de procédés, assurance qualité, flux de travail numériques et capacité de fabrication évolutive au sein d’un système de production capable d’évoluer avec le produit. La technologie EOS constitue un élément essentiel de ce système. Ses plateformes SLS industrielles offrent la stabilité des procédés, la répétabilité et la productivité nécessaires à Shapeways pour faire passer les applications au-delà du stade du développement et établir une voie fiable vers la production en petits et moyens volumes.
« À mesure que les clients passent des programmes de développement à des volumes de production plus importants, ils ont besoin de partenaires industriels capables de s’adapter à leur croissance », explique M. Witte. « La combinaison d’une qualité constante et d’une productivité accrue constitue la base nécessaire pour remporter ces contrats. » Pour Shapeways, l’évaluation de la nouvelle génération de technologie polymère EOS ne se limite donc pas à l’augmentation de la productivité des machines. Il s’agit de renforcer le système de fabrication qui sous-tend le matériel de nouvelle génération et de créer les capacités de processus, la répétabilité et la capacité de production nécessaires pour industrialiser de nouvelles applications et les adapter à la croissance de la demande des clients.
Drones pour spectacles lumineux
Aperçu des résultats :
- Une productivité supérieure de 40 % par rapport au système précédent
- Le temps de fabrication par pièce a été réduit de 8 min 45 s à 6 min 14 s
- Production évolutive et reproductible de pièces en PA12 résistantes destinées à des essaims de drones synchronisés
- Poids et géométrie identiques des pièces pour un comportement en vol prévisible
- Une qualité de fabrication constante sur l'ensemble du volume d'impression
- Une flexibilité sans outillage, du prototype à la production destinée à l'utilisation finale
- La fabrication à la demande rendue possible grâce aux stocks numériques
Brève présentation de l'entreprise Shapeways
Shapeways est un partenaire de fabrication numérique spécialisé dans le matériel de nouvelle génération destiné à la robotique, aux drones, aux technologies médicales, à l'électronique, à la défense et aux équipements industriels. En associant des technologies de fabrication de pointe à une approche flexible et clé en main, Shapeways permet une transition en douceur du prototypage à la production à grande échelle, sans recours à l'outillage.
Pour plus d'informations : https://shapeways.com
