La fabrication numérique directe réduit les coûts de 66% et les délais de 7 semaines

« La fabrication numérique directe accélère le processus de développement plus que nous l’aurions prévu »
Jan-Erik Strömberg, DST Control

Basé à Linkoping, en Suède, DST Control fournit des équipements électromécaniques embarqués, principalement pour les véhicules sans pilote dont les véhicules aériens sans pilote (UAV) et les véhicules terrestres sans pilote (UGV). Cela inclut les hélicoptères sans pilote, les dirigeables et les robots sphériques. Ces produits peuvent être utilisés pour la surveillance, l’application de la loi et la cartographie. Au cours des 20 dernières années, la société a développé en interne des composants dans ses domaines de compétences clés : la commande de mouvement, la navigation inertielle et les sondeurs électro-optiques dont essentiellement les « yeux » électroniques stabilisés.

L’œil du sondeur, ou camera, tourne électro-mécaniquement autour de deux axes. Cela crée des images stabilisées à partir de porteurs instables. Son système d’asservissement intégré détecte les mouvements du porteur et corrige en temps réel ces mouvements afin que la caméra reste stable – produisant des images haute résolution plus précises.

Le défi

Sur le marché concurrentiel des véhicules sans pilote, on assiste à une hausse de la demande impliquant un raccourcissement du temps de commercialisation et une réduction des coûts de développement. Pour maintenir sa position sur le marché, DST Control se doit d’accélérer ses temps de réponse et de raccourcir le délai de livraison malgré le fait que la plupart des commandes intègrent des demandes de personnalisation. La technologie est essentielle pour y parvenir. DST Control a décidé d’investir davantage dans la R&D et dans des logiciels et matériels avancés.

Jusqu’à récemment, DST Control a fait appel à diverses techniques de production telles que l’usinage CNC, principalement pour la production du noyau en aluminium de ses produits. Mais ceci est devenu problématique sur trois niveaux. D’abord, les coûts pour produire les pièces qui sont devenues de plus en plus complexes et sophistiquées sont élevés avec les procédés traditionnels comme l’usinage CNC. Ensuite, il y avait une trop grande dépendance envers les sous-traitants CNC qui avaient tendance à prioriser les contrats à gros volume au détriment des petites commandes comme celles de DST Control. Enfin, certaines pièces doivent être personnalisées. Ce qui signifie que l’entreprise est obligée de dépenser plus pour des volumes encore plus faibles.

Pour résoudre ces problèmes, DST Control a examiné diverses technologies alternatives qui seraient plus efficaces. L’idée était de combiner les méthodes de production traditionnelles avec des techniques de production modernes en interne telles que la DDM ou fabrication numérique directe. La société a développé une stratégie qui consiste à produire ses pièces fragiles et sur-mesure en interne via la DDM, tout en continuant à externaliser les pièce
s standard avec les procédés classiques.

La solution

Au cours de la phase d’évaluation, DST Control a examiné des modèles produits en utilisant la technologie FDM de Stratasys.

« Les modèles avaient l’air bien, mais pour avoir une idée réelle sur les capacités du système, nous avons commandé des pièces spécifiques indispensables pour nos propres produits », dit le Directeur Général de DST Control, Jan-Erik Strömberg. « Les résultats correspondaient à nos normes en matière de qualité et de précision. Nous avons donc acheté la machine FDM de Stratasys. »

Le premier produit de DST Control à avoir été construit avec le système Fortus est un cardan électro-optique en miniature de haute performance nommé COLIBRI. On avait estimé une production annuelle de 50 unités COLIBRI. Chacune comprend 20 pièces fabriquées avec le FDM. Par ailleurs, la société a également fait appel à la technologie FDM pour produire des solutions personnalisées.

De réels avantages

La société a conçu le COLIBRI de sorte que les composants qui doivent être personnalisés soient uniquement en plastique. Ainsi, ils peuvent être produits en interne. Les pièces métalliques ou autres nécessitant un délai plus long sont gardées en stock. Avec la fabrication numérique directe, DST Control peut maintenant livrer des unités COLIBRI personnalisées en quatre semaines, au lieu de 10 à 12 semaines chez les concurrents.

En remplaçant les pièces usinées CNC coûteuses et chronophages par des pièces en plastique fabriquées en interne, DST Control a réduit le coût de chaque pièce à un tiers. Par ailleurs, les pièces en plastique sont plus performantes techniquement, pèsent moins lourd et fournissent une meilleure isolation électrique. La société a également découvert les avantages de la fabrication numérique directe dans la production d’outils tels que les gabarits et les accessoires. La technique a réduit les coûts et le délai de manière significative pour ces outils.

En dehors de la fabrication de produits en interne, la machine FDM contribue aussi aujourd’hui au développement de produits pour le compte de clients externes. Un exemple connu est la production d’un véhicule terrestre sans pilote dénommé Groundbot pour un client de DST Control, Rotundus. Le robot sphérique Groundbot est le premier véhicule sans pilote à intégrer le cardan COLIBRI. Le robot lui-même est également composé en partie de composants en plastique fabriqués avec le FDM. Ils ont été redessinés après que l’usinage CNC en aluminium n’ait pas donné les résultats voulus.

« La fabrication numérique directe de pièces en interne nous a permis de respecter des délais critiques pour des produits qui auraient été retardés par des changements de conception de dernière minute », dit Strömberg. « Elle a accéléré le processus de développement plus que nous l’aurions prévu. Elle supprime aussi complètement les coûts en faisant appel à des prestataires externes pour la fabrication de certaines pièces. »

NB : Le produit COLIBRI a été le lauréat du Swedish Embedded Award 2008, en matière de conception de produit.