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Ford : réinventer l'efficacité de la fabrication grâce à l'impression 3D

Automobile/AviationAides à la fabrication

Depuis sa fondation en 1914, Ford a été un moteur de l'innovation dans le domaine de la fabrication automobile. Depuis la mise en place de la chaîne de montage mobile il y a 115 ans (également connue sous le nom de Fordisme) à l'utilisation actuelle de la fabrication additive, Ford réfléchit sans cesse à l'avenir pour accélérer la fabrication de ses véhicules grâce à une productivité, une ergonomie et un contrôle de la qualité accrus.

Alors que plusieurs entreprises commencent à explorer les possibilités de fabrication additive, Ford a encore une fois une longueur d'avance pour faire rapidement sortir les véhicules de la chaîne de production.

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L'usine pilote de Ford située à Cologne, en Allemagne, est une pionnière dans la création de chaque nouveau design de véhicule avant sa production en série. L'usine dispose d'une chaîne de fabrication complète à petite échelle, qui permet de développer des voitures jusqu'à plusieurs années avant leur passage en production. Lars Bognar, ingénieur de recherche au sein de l'équipe de recherche et d'ingénierie avancée de Ford à Aix-la-Chapelle, a participé à la création d'un flux de travail optimisé visant à créer des gabarits, des outils et des montages pour le processus de fabrication de Ford.

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Outils personnalisés imprimés en 3D utilisés dans l'usine pilote

Adoption de l'impression 3D

Les employés de Ford emploient de nombreux outils personnalisés lors de la production de leurs véhicules. Ces outils sont souvent conçus pour une tâche et un modèle de véhicule spécifiques. La création de ces outils en externe est à la fois chronophage et onéreuse. Pour obtenir plus rapidement des outils, l'équipe de Ford a décidé de tester l'impression 3D en vue de résoudre ce problème.

Une équipe dédiée à la fabrication additive a été fondée et a débuté un projet réussi qui est basé sur l'utilisation de la technologie SLS. Elle a obtenu de bons résultats, mais les impressions ont nécessité un post-traitement spécifique. C'est pourquoi Ford a commencé à utiliser la technologie FFF d'Ultimaker, elle lui a permis de découvrir une solution encore plus rapide et plus abordable et présentant moins de tracas. Les ingénieurs, tout comme la main-d'œuvre locale, sont ainsi en mesure d'utiliser une imprimante 3D pour créer les outils dont ils ont besoin.

Ford a choisi Ultimaker parce que le rapport qualité-coût est excellent et la société approuve sa fiabilité.

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Ford a commencé avec l'Ultimaker 3 avant d'ajouter l'Ultimaker S5
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L'interface simple du logiciel Ultimaker Cura permet à chacun de créer des outils de manière autonome.

Création d'outils, de gabarits et de montages avant la production

De nombreuses usines de fabrication mettent en œuvre l'impression 3D pour optimiser leur processus de fabrication actuel. Cependant, en disposant d'un atelier 3D dédié dans l'usine pilote, Ford est en mesure de produire tous les designs finaux avant qu'une nouvelle voiture n'entre en production de masse. Cela donne aux ingénieurs de Ford davantage de temps pour réitérer la conception de tous les outils personnalisés. Ford veut créer des outils qui non seulement accélèrent le temps de fabrication des véhicules, mais qui présentent souvent des avantages en termes d'ergonomie pour la main-d'œuvre. C'est pourquoi il est important pour Ford de pouvoir créer le design parfait pour chaque application.

Le système de filament ouvert nous permet d'utiliser des matériaux industriels qui nous aident à fabriquer des outils et des montages encore plus durables pour notre production de gros volumes 

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Les outils sont créés à l'usine pilote, avant de passer à la production de masse
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Un modèle de véhicule utilise à lui seul plus de 50 outils personnalisés imprimés en 3D

Fabrication locale

En utilisant les imprimantes 3D d'Ultimaker, les équipes locales peuvent également imprimer en 3D les outils dont elles ont besoin. Ford a installé des imprimantes Ultimaker 3D dans ses usines européennes comme en Espagne, en Italie et en Roumanie. L'équipe de conception en Allemagne fournira les conceptions par voie électronique, les outils pourront ensuite être utilisés dès le lendemain grâce à l'impression 3D.

Mais Ford va également un peu plus loin. Grâce à la solution logicielle générative Paramate de Trinckle, les travailleurs de ces usines peuvent créer des gabarits sans disposer d'expérience dans la conception 3D. L'équipe de Cologne va créer des composants qu'elle pourra utiliser sur des outils, comme des poignées et des porte-aimants. L'ingénieur chargera la conception de la voiture, puis y ajoutera des poignées, un espace ouvert où il doit ajouter une pièce à la voiture, le logiciel générera ensuite le gabarit. Cette conception peut être transmise directement au logiciel Ultimaker Cura et imprimée localement avec leurs machines Ultimaker S5 sur site.

Aujourd'hui, seuls les ingénieurs de processus qualifiés sont capables de concevoir des montages complexes. À l'avenir, même le travailleur non formé peut utiliser ce logiciel pour créer ses propres outils.

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Le logiciel de Trinckle permet aux travailleurs de générer des outils pouvant être directement envoyés à l'imprimante 3D Ultimaker.

Avantages de l'impression 3D

Jusqu'à présent, le projet pilote s'est révélé déjà très bénéfique pour Ford. Pour chaque outil personnalisé, il permet d'économiser une somme considérable par rapport à la fabrication conventionnelle ou à l'externalisation de la fabrication. La Ford Focus à elle seule est fabriquée à l'aide de plus de 50 outils, gabarits et montages conçus sur mesure. Ford recherche également des pièces de rechange pour les machines de production utilisées sur la chaîne de fabrication. En imprimant ces pièces, Ford augmente considérablement le temps de fonctionnement des machines, la ligne de fabrication n'a elle plus besoin d'être interrompue durant de longues périodes.

Mais l'impression 3D n'est pas seulement avantageuse sur le plan financier. Plusieurs de ces outils présentent de grands avantages ergonomiques pour la main-d'œuvre de Ford. Après une utilisation prolongée, les outils métalliques traditionnels peuvent commencer à être extrêmement lourds et générer une incidence sur la santé des travailleurs au fil du temps. La gamme de matériaux d'Ultimaker présente dans la plupart des cas un niveau de résistance suffisant pour remplacer les outils métalliques, ce qui facilite grandement la vie du personnel de montage.

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Divers gabarits et montages imprimés en 3D développés par l'usine pilote de Ford

Futurs projets

Ford étend rapidement ses capacités d'impression 3D. Elle en apprend davantage sur les possibilités qu'offre l'impression 3D tout en optimisant le flux de travail pour créer des outils, des gabarits et des montages. Lars ne cherche pas seulement à créer des outils et des montages, mais aussi à explorer les possibilités de la création de pièces de rechange et de pièces finales au moyen de l'impression 3D. « Nous souhaitons franchir la prochaine étape et imprimer en 3D les pièces de rechange. Nous souhaitons concevoir à des fins de fabrication additive et être en mesure d'imprimer des pièces de production pour les véhicules de série ».

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