Dans le paysage en constante évolution de la production et de la logistique, la robotique et l’automatisation jouent un rôle de plus en plus vital, entraînés par la vague de numérisation. Cependant, comme pour toute technologie, il existe également des obstacles à surmonter, en particulier lorsqu’il s’agit de produire des pièces personnalisées et légères de manière rentable. C’est là qu’intervient l’impression 3D. Nick Dinges, directeur technique chez Replique, société allemande qui propose une plateforme d'impression 3D industrielle permettant aux équipementiers de fournir des pièces à la demande à tout moment et en tout lieu à leurs clients via un réseau d'impression 3D mondial, décentralisé et sécurisé, présente les avantages et les diverses applications de la technologie d’impression 3D dans l’industrie de la robotique et ce qui fait que cette technologie est si bien adaptée aux fabricants.
Comprendre l’impression 3D
Avant d’explorer leur interconnexion, il est important de comprendre la technologie d’impression 3D, également connue sous le nom de fabrication additive. La fabrication additive permet de convertir des conceptions numériques en objets tangibles en créant des couches de matériaux. La production ne peut démarrer en douceur que lorsque la bonne conception est en place, éliminant ainsi le besoin d’une énorme accélération de la production. Cette liberté permet des conceptions complexes, un prototypage rapide et une production à la demande de pièces personnalisées, offrant un niveau de flexibilité et d'innovation qui a redéfini le paysage de la fabrication.
Pièces de robot personnalisées avec l'impression 3D
La robotique est l'un des secteurs où les avantages de l'impression 3D peuvent jouer un rôle crucial. Et il y a de nombreuses raisons à cela. L'une d'entre elles est la possibilité de créer des pièces personnalisées de machines robotiques et d'automatisation à l'aide de l'impression 3D. Les méthodes de fabrication traditionnelles ne sont souvent pas suffisantes lorsqu'il s'agit de créer des pièces, telles que des pinces, adaptées à des tâches spécifiques sans encourir des coûts exorbitants en raison de la création d'outils et de moules spécialisés. Grâce à l'impression 3D, même les PME peuvent utiliser l'impression 3D pour créer des pièces de robot à petit budget, car il n'y a pas de quantité minimale de commande, ce qui signifie que les pièces peuvent être produites à partir d'un lot.
Pièces légères grâce à la fabrication additive
Le poids est un facteur critique dans l'optimisation des performances robotiques. La fabrication traditionnelle entraîne souvent un excès de poids en raison de processus soustractifs. L'impression 3D révolutionne ce domaine en permettant aux ingénieurs de concevoir des structures creuses complexes, en optimisant le poids sans compromettre la résistance. Cette agilité trouve des applications dans les drones, les exosquelettes et divers systèmes robotiques.
Consolidation et modulation des pièces
L'avantage technique de l'impression 3D s'étend à la réunion de plusieurs pièces en une seule structure complexe. Cela permet non seulement de réduire le poids global, mais aussi de minimiser les défis d'assemblage et la complexité des stocks. A l’inverse, l'impression 3D permet de séparer une seule pièce en composants distincts, simplifiant les modifications si nécessaire.
Prototypage rapide et modifications de conception
Par rapport aux méthodes traditionnelles, l'impression 3D offre une agilité inégalée dans le prototypage et les modifications de conception. Les ingénieurs et les concepteurs peuvent rapidement traduire des idées conceptuelles en prototypes tangibles. Cela signifie qu'ils peuvent tester un prototype presque immédiatement pour voir s'il convient. Et s'ils souhaitent modifier ou changer la conception, ils peuvent le faire facilement grâce à la flexibilité de l'impression 3D qui permet aux innovateurs d'adapter et d'optimiser les composants robotiques à une vitesse sans précédent. Cela accélère non seulement le cycle de développement des produits et réduit considérablement le délai de mise sur le marché, mais favorise également une culture d'amélioration continue dans le domaine en constante évolution de la robotique.
Pièces de rechange à la demande
L'usure des machines robotiques et d'automatisation peut entraîner des temps d'arrêt coûteux. Les méthodes traditionnelles d'obtention de pièces de rechange impliquent un processus fastidieux de commande, d'expédition et, dans certains cas, de fabrication sur mesure.
L'impression 3D offre, pour sa part, une solution rapide et rentable pour la production locale ou même sur site de pièces de rechange, uniquement à la demande. Au lieu d'attendre les expéditions ou de s'appuyer sur des stocks importants, les robots peuvent être rapidement remis en état de fonctionnement grâce à des pièces de rechange imprimées en 3D. Cette capacité minimise considérablement les temps d'arrêt, garantissant ainsi la fonctionnalité continue du robot.
Créer des pinces en petites quantités
Les pinces, en particulier, connaissent une révolution grâce à la fabrication additive. Celle-ci permet de créer des pinces en petites quantités qui sont non seulement rentables, mais aussi remarquablement légères et optimisées. Lorsqu'il est nécessaire de changer de pince, l'impression 3D facilite un processus rapide avec des temps de développement et de production courts. Cette capacité se traduit par des mouvements plus rapides, des temps de cycle réduits et un processus de fabrication globalement plus agile.
Dans une récente coopération avec l’entreprise allemande Struktur.form.design Engineering, par exemple, le poids d'une pince cobot a été réduit de 78%, le nombre de pièces de 84% et les coûts de production globaux de 30%, simplement grâce à une refonte et une production via la fabrication additive.
Les avantages vont au-delà de l’automatisation industrielle et ont également un impact significatif sur la robotique médicale. Dans les robots chirurgicaux, par exemple, des pinces imprimées en 3D peuvent être fabriquées pour manipuler des instruments spécialisés et exécuter des tâches délicates.
Capteurs embarqués et composants électroniques
Au-delà de ces connexions essentielles, la collaboration entre l’impression 3D et la robotique se déploie dans un vaste champ de possibilités. Par exemple, l’intégration de capteurs et de composants électroniques directement dans des structures robotiques à l’aide de l’impression 3D améliore leur fonctionnalité et rationalise les processus d’assemblage.
Robotique souple : des pièces qui bougent et s’adaptent comme de vrais muscles
Concernant la robotique souple – dans le domaine des structures flexibles et déformables – l’impression 3D ouvre la voie à la création de pièces qui bougent et s’adaptent comme de vrais muscles. Des chercheurs de l’université de technologie de Delft, aux Pays-Bas, ont par exemple été les premiers à utiliser l’impression 3D pour fabriquer des robots souples avec des hydrogels viscoélastiques complexes. Ces matériaux résistent à des pressions élevées et ouvrent des possibilités dans des domaines tels que les prothèses médicales.
Un catalyseur pour l’innovation et l’éducation
De plus, l'impression 3D sert de catalyseur pour l'innovation et l'éducation en robotique. Elle favorise la créativité des étudiants et des chercheurs, accélère la courbe d'apprentissage et favorise les avancées dans le développement des systèmes robotiques.
Les robots en tant qu’imprimantes 3D
Le mariage de la robotique et de l'impression 3D peut même s'étendre au-delà des rôles conventionnels. Les robots eux-mêmes peuvent devenir des imprimantes 3D intégrales, amplifiant la portée et l'échelle de la fabrication additive. Particulièrement remarquable dans l'impression 3D à grande échelle, les bras robotisés déposent des matériaux couche par couche pour créer des objets. Cela facilite la création de pièces à une échelle jusqu'alors inaccessible en impression 3D.
En conclusion, l’intersection de l'impression 3D et de la robotique remodèle la façon dont nous concevons et construisons des systèmes robotiques. Des composants légers aux pinces personnalisées et aux pièces de rechange à la demande, cette collaboration représente un changement de paradigme, offrant des solutions sur mesure qui améliorent l'efficacité et l'adaptabilité des systèmes robotiques.
