Xerox imprime des moules et outils sur-mesure avec FDM

« Jusqu’ici, nous n’avons rien trouvé que nous ne pouvons pas fabriquer avec le FDM »
Duane Byerley, Xerox

Avec un chiffre d’affaires de 22 milliards $, Xerox est le leader mondial de la gestion des processus d’affaires et des documents. La société est aussi un leader dans le domaine des emballages verts ou écologiques. L’année dernière, elle a remporté deux sur les treize prix de l’Earth Awards. L’un d’eux a été attribué à un flacon d’encre solide qui utilise des matériaux 100% recyclés post-consommation pour le bac et le couvercle et 43% recyclés pour l’emballage d’expédition.

Plusieurs produits d’emballage Xerox sont fabriqués avec le procédé de thermoformage, qui consiste à chauffer une feuille de plastique sous une température variable pour lui donner la forme d’un moule et couper la feuille pour obtenir un produit utilisable. « C’est très difficile d’obtenir exactement la forme du moule dès le premier essai. Ainsi, nous construisons et testons habituellement trois conceptions différentes avant d’être entièrement satisfaits », dit Duane Byerley, maquettiste en chef chez Xerox.

Dans le passé, Xerox a produit des moules en bois pour le thermoformage sur une machine à commande numérique (CNC). Cela implique d’usiner le bois pour qu’il corresponde aux contours de la pièce finie et percer des trous pour dessiner un vide à l’intérieur. Dans celui-ci sera fixée la feuille de plastique. Cette opération coûte environ 1 200$ et demande une semaine pour chaque itération de moule. « Plus la production d’un moule est chère, plus vous serez amené à vous contenter de moins que des résultats optimaux », a déclaré Byerley.

Une nouvelle application

Xerox a initialement acheté une imprimante 3D pour produire notamment des pièces prototypes, mais s’est vite rendu compte qu’elle était l’outil idéal pour les appareils et outils d’assemblage utilisés durant les processus de fabrication. La technologie FDM est un procédé de fabrication additive qui consiste à construire des pièces en plastique couche par couche, en utilisant des données de CAO

« Lorsque j’ai discuté avec un ingénieur d’application chez Stratasys, il m’a dit qu’il n’est pas difficile de produire une pièce FDM avec un espace d’air », a déclaré Byerley. « Cela m’a donné l’idée d’utiliser une pièce FDM comme un moule de thermoformage. J’ai travaillé avec Stratasys pour configurer correctement la machine. Il a fallu très peu d’expérimentation pour obtenir la bonne porosité pour créer le vide dans le moule ».

Meilleur, plus rapide et moins coûteux

L'impression 3D avec FDM élimine le besoin de faire des usinages coûteux des contours du moule et l’évidage du moule. Le coût de chaque itération est réduit à 100$ et le délai de traitement s’élève à quatre heures.

La fabrication additive élimine également les restrictions géométriques qui découlent du processus d’usinage. Ceci rend possible l’amélioration de la performance et la réduction du coût de la pièce thermoformée. Les économies de temps et d’argent permettent aux designers d’effectuer des itérations supplémentaires qui ont pour conséquence d’améliorer la performance et réduire le coût de la pièce. L’utilisation d’un moule poreux par opposition au forage d’un nombre limité de trous fournit un vide plus uniforme qui améliore la qualité de la pièce thermoformée.

Xerox a utilisé des moules thermoformés imprimés en 3D via la technologue FDM pour produire une large gamme d’emballages au cours des deux dernières années. Par exemple, la société a réalisé des housses pour les têtes d’impression avec un moule qui produit quatre housses à la fois. Le faible coût, le délai moins court et la plus grande liberté de conception qu’offre le FDM ont généré de nouvelles applications du thermoformage. Xerox produit des supports pour entreposer les fûts durant le processus de fabrication ainsi que des appareils pour tester les composants électriques.

« Jusqu’ici, nous n’avons rien trouvé que nous ne pouvons pas fabriquer avec le FDM », conclut Byerley.