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Thule adopte la fabrication additive avec la fibre de carbone FDM Nylon 12

Thule adopte la fabrication additive avec la fibre de carbone FDM Nylon 12


« Il ne s’agissait pas seulement d’une capacité supplémentaire de l’impression 3D, mais tout à coup, nous avons pu effectuer des tests fonctionnels avec des pièces prototypées. »
Rob Humphries – Thule

L’esprit d’aventure guide la conception de produit

Les gens actifs connaissent Thule. En tant que leader mondial des solutions qui « apportent aux gens ce qu’ils aiment le plus », le logo de la marque Thule est apposé sur de nombreux produits allant des porte-autos et supports de voiture aux bagages et sacs, en passant par les accessoires pour enfants. Avec le siège social du groupe Thule et ses usines de fabrication américaines sis à Seymour, dans le Connecticut, la conception des produits et l’innovation sont des facteurs clés pour cette entreprise active.

L’esprit d’innovation de Thule l’a amené à adopter précocement l’impression 3D pour les modèles visuels afin de faciliter la validation du concept. Malgré les avantages conceptuels, ces modèles ne disposaient pas des fonctionnalités nécessaires à la vérification de la conception. Thule a donc pris la décision de procéder à une mise à niveau afin de bénéficier d’une gamme de matériaux plus étendue et d’un rendement plus élevé, leur permettant d’imprimer des prototypes fonctionnels.

Les ingénieurs et les concepteurs de l’entreprise, dont le slogan est « Bring Your Life », ont été totalement séduits dès qu’ils ont découvert les capacités de l’imprimante. « Notre (imprimante 3D) était à pleine capacité et fonctionnait 16 à 20 heures par jour », a déclaré Rob Humphries, ingénieur prototype, développement de produits chez Thule. « Par ailleurs, notre équipe de développement de produits a grandi ici, dans le Connecticut, et nous avons également commencé à soutenir d'autres sites de fabrication et de conception de Thule.» Cependant, il restait un obstacle majeur pour la société : la capacité d'imprimer des prototypes avec la rigidité et la résistance des pièces moulées par injection renforcées de fibre ou de verre permettant de réaliser des tests de performance fonctionnelle.

De la validation de concept aux tests fonctionnels

Peu de temps après que Thule ait acheté son imprimante 3D, ils ont fait la découverte d’un matériau en nylon renforcé de fibres de carbone. « Avec la fibre de carbone Nylon 12, nous avons très rapidement eu un double argument en faveur de cette nouvelle machine », a déclaré Humphries. « Il ne s’agissait pas seulement d’une capacité supplémentaire de l’impression 3D, mais tout à coup nous avons pu procéder à des tests fonctionnels avec des pièces prototypées. C’est un gros avantage qui s’est matérialisé grâce à cette nouvelle machine et à ce nouveau matériau. »

Une autre caractéristique de ce matériau est sa capacité à résister aux tests fonctionnels rigoureux et notoires de Thule. « Nos tests sont brutaux », a déclaré Humphries. « Je ne pense pas que tout le monde ait été conscient de la possibilité d'imprimer en 3D des pièces avec ce niveau de résistance avant de découvrir les possibilités du Nylon 12CF. » Les demandes en fibre de carbone sur l'imprimante de Thule, une Stratasys Fortus 450 mc ™ , ont explosé une fois que les ingénieurs ont vu la force et la rigidité du matériau. « Quand les gens ont vu les pièces en fibre de carbone passer nos tests les plus sévères, les ingénieurs ont commencé à dire: ‘Oh, je veux vraiment que mes pièces soient fabriquées avec ce matériau’. »

Le nylon 12CF a si bien fonctionné pour Thule que la société a également commencé à imprimer des ensembles de fixations et des aides à la fabrication pour son usine dans le Connecticut. « Le Nylon 12CF a vraiment changé la donne pour nous », a déclaré Humphries. « Rien de ce que nous pourrions obtenir à un prix aussi abordable ou aussi rapidement n’a les propriétés du Nylon 12CF. Cela nous permet de modéliser plus précisément nos pièces de production, de tester plus rapidement et de commercialiser nos produits plus rapidement. »

En plus d’imprimer des pièces capables de résister à la fois aux tests statiques et de conduite, « chaque fois que nous imprimons une pièce en fibre de carbone, nous prenons deux semaines de moins que le temps qu’il nous aurait fallu pour l’envoyer », a déclaré Humphries. « Cela contribue vraiment à la créativité chez Thule. » Les ingénieurs impriment trois à quatre itérations en une semaine, avec la possibilité d’imprimer une nouvelle version tous les soirs et de l’améliorer la nuit suivante. « Si nous devions attendre deux semaines entre les itérations, le calendrier du projet d'un concepteur serait fichu », a déclaré Humphries. « La rapidité avec laquelle nous sommes capables d'itérer permet de concevoir de meilleures idées. »

La demande de nouveaux prototypes de produits continue de croître chez Thule. « Nous avons fabriqué des pièces tournantes, comme notre mécanisme de serrage dont les dents s’emboîtent les unes dans les autres et qui ne pourraient pas tenir sans les capacités du FDM Nylon 12CF. Elles se casseraient ou se plieraient complètement, sans se casser », a déclaré Humphries.

Avec moins d’une année d’exploitation du Fortus 450 mc, Thule a déjà imprimé de nombreuses conceptions. « Nous avons économisé plus de 45 000 $ jusqu’à présent ainsi que d'innombrables jours », a déclaré Humphries. Toujours dans le but de réduire les coûts, les ingénieurs de Thule ont récemment demandé des devis pour l’impression de grands appareils de production en externe. Les coûts d'impression externes seraient d'environ 18 dollars le pouce cube, alors que les coûts matériels ne dépassaient pas 4 dollars le pouce cube. « Sur la base de ce coût indiqué, le volume d’impression sur nos deux machines Fortus nous a déjà permis d’économiser suffisamment pour payer les deux imprimantes.»

Humphries a déjà une idée sur la prochaine étape du processus d’affaires de Thule et prévoit que l’impression 3D jouera un rôle important. Grâce au succès de Thule avec le Nylon 12CF et aux économies de temps et de coût réalisées, « je peux commencer à chercher des options pour ma prochaine imprimante 3D », a déclaré Humphries.

Légendes :

  • Image 1 : Rob Humphries retire une pièce en FDM Nylon 12CF de l’imprimante 3D de Thule.
  • Image 2 : Les designers de Thule discutent de la validation du concept de leur porte-kayak Hull A Port XT.
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