Impression 3D en couleur

Comment Ricoh a-t-il intégré l'impression 3D dans son offre et que réserve l'avenir à cette technologie transformatrice de pièces de coloriage?

Qu'est-ce qui a poussé Ricoh à se tourner vers l'impression 3D?

En tant que leader mondial de l'impression de production 2D depuis 1936, l'innovation dans la technologie 3D était la prochaine étape naturelle pour Ricoh. Dans un premier temps, nous avons pénétré ce marché en fournissant nos têtes jet d'encre aux fabricants d'imprimantes 3D et en utilisant la technologie du groupe sur nos propres produits et opérations de fabrication.

En 2019, nous avons lancé une gamme de services de fabrication additive visant à rendre l'impression 3D accessible, via une plateforme de devis et de commande en ligne. Notre énoncé de mission est «plus qu'un imprimeur - un partenaire», car nous sommes très différents d'un bureau de service traditionnel.

D'une sélection unique de matériaux SLS (Selective Laser Sintering) et FDM (Fused Deposition Modeling) (voir encadré Terminologie ci-dessous), à des services d'ingénierie certifiés adaptés aux besoins du client, à des capacités de production complètes utilisant la technologie de fabrication industrielle appropriée - nous prenons une approche honnête du rôle de l'impression 3D en tant qu'outil de fabrication.

Voyez-vous la fabrication additive (AM) avec une couleur intégrée?

Il existe des technologies où la couleur et même les correspondances Pantone sont imprimées dans le cadre de la composition du matériau; cependant, ceux-ci ont tendance à ne concerner que les modèles de représentation. Ricoh se spécialise dans la production de pièces finales et dispose d'une gamme de technologies d'impression qui se concentre sur des matériaux d'ingénierie haute performance pour les applications finales. Ceux-ci n'offrent actuellement pas la possibilité d'appliquer des couleurs pendant l'impression. Si les clients exigent que les pièces soient colorées, cela se fait généralement via un post-processus tel que la peinture au pistolet.

Comment voyez-vous l'évolution de la modélisation couleur dans les solutions de FA?

L'impression 3D devenant aujourd'hui un outil de fabrication sérieux offrant une gamme de matériaux pour des applications finales, la capacité à appliquer de la couleur à ces pièces ou à la matière première à colorer à la source doit évoluer pour permettre une utilisation généralisée.

Dans le moulage par injection, nous pouvons appliquer des références de couleur exactes pendant le processus de moulage pour répondre aux exigences du client. Aujourd'hui, lors de l'impression 3D dans des matériaux de qualité industrielle, nous devons le faire via des solutions de post-traitement, ce qui augmente les coûts de fabrication. Cela rend la technologie difficile à justifier pour les applications où la couleur est importante.

Le moulage par injection est un moyen fiable et économique de fabriquer à des volumes moyens à élevés

Il existe des technologies où la couleur est appliquée, mais le choix des matériaux a tendance à être médiocre. Le marché est actuellement divisé en termes d'impression 3D pour une utilisation finale avec des matériaux haute performance et d'impression 3D pour les modèles visuels avec peu de performances de pièces. Nous pensons que les deux ne devraient pas être mutuellement exclusifs et que la possibilité d'ajouter des couleurs spécifiques, soit au stade de la matière première - soit mieux encore pendant le processus d'impression où des pièces multicolores peuvent être obtenues - est la prochaine étape de l'impression 3D.

Quelle est la taille et l'échelle de votre opération de modélisation 3D?

L'opération d'impression 3D de Ricoh a une présence mondiale - avec des sites dédiés au Royaume-Uni, aux États-Unis et au Japon, tous spécialisés dans différents domaines de la FA. Notre siège social au Japon est au cœur du développement matériel 3D et 2D. Avec une culture de partage des connaissances sur et entre chaque site, Ricoh recherche et développe en permanence les technologies du futur.

Plus de 1,35 million de livres sterling ont été investis au cours des deux dernières années pour créer un centre d'impression 3D de pointe sur notre site de 50 acres à Telford, qui dispose d'une gamme de technologies et de spécialités adaptées au marché européen. Des cellules de production dédiées régissent les normes de contrôle de processus pour des secteurs clés, notamment le médical et l'automobile.



Cette année, nous avons ajouté la norme médicale ISO 13485 à notre suite de certifications ISO. Ceux-ci assurent nos capacités de gestion de l'environnement, de la sécurité de l'information et de la qualité. Notre portefeuille de matériel comprend SLS, FDM et Multi Jet Fusion, ainsi qu'une gamme de services techniques et de technologies de back-office.

Cette gamme de systèmes nous donne la flexibilité de tester et de développer de nouveaux matériaux et de créer des composants et des pièces non standard. La zone a été conçue pour inclure des zones de production et de traitement de poudre dédiées, qui limitent la contamination et permettent à l'équipe de répondre aux exigences et aux normes des secteurs clés du marché.

Nous sommes fiers d'être plus qu'un simple imprimeur - nos spécialités techniques couvrent les solutions de post-traitement et de métrologie, ainsi que les services de caractérisation des matériaux, d'assistance à la conception et d'assurance qualité. Nous croyons en une approche collaborative avec nos clients, en travaillant à leurs côtés et en développant nos capacités pour nous assurer que chaque projet de FA est aussi réussi que possible.

Quelle est l'application de l'impression 3D au marketing visuel?

L'impression 3D a longtemps été associée au prototypage visuel, car elle permet la fabrication rentable et rapide de pièces qui peuvent arriver sur la table en quelques heures. Il peut être utilisé pour toute une série d'applications de marketing visuel - de la sélection de concept à l'approbation du produit.

Il n'existe aujourd'hui aucune autre technologie qui offre un cycle de développement de produits aussi efficace. Cela encourage un processus de conception itératif où une série de prototypes visuels sont créés pour la sélection des produits, ce qui serait complètement prohibitif en termes de coût ou de temps grâce à la fabrication traditionnelle. On dit souvent que la vie d'un modèle visuel est de sept secondes au moment où il atterrit entre les mains des décideurs. Nous pensons que l'esthétique et la fonction peuvent et doivent être réalisées en une seule partie, c'est pourquoi nous avons perfectionné nos technologies et nos spécialités pour prendre part du concept à la production.

Comment voyez-vous évoluer votre rôle dans la fabrication de pièces automobiles?

L'impression 3D est la solution naturelle pour les applications automobiles en raison de ses capacités de personnalisation et d'allègement, ainsi que des propriétés des matériaux, notamment l'ignifugation et la résistance chimique. Chez Ricoh 3D, nous voyons déjà une technologie spécifiquement orientée vers l'automobile, Ricoh Japon menant le développement de pare-chocs et de composants à grande échelle en tant que pièces uniques à l'aide de FDM.

Notre matériau polypropylène unique est également très demandé dans l'automobile, grâce à ses propriétés mécaniques et sa résistance aux chocs exceptionnelles. Cependant, en raison des demandes de volume de l'automobile, l'impression 3D est encore aujourd'hui un outil de prototypage utilisé pour les tests d'ajustement, de forme et de fonction. Il existe certains scénarios dans lesquels l'impression 3D est viable pour la fabrication de composants d'utilisation finale montés sur le véhicule, mais il s'agit généralement de petites séries, de pièces cachées ou de véhicules de niche haut de gamme.

L'industrie automobile a toujours été les premiers à adopter - voire même les pionniers - de l'innovation de fabrication. De nombreux fabricants d'équipement d'origine (OEM) ont des technologies d'impression 3D en interne, mais dans la plupart des cas, ils sont limités à ce qui est disponible sur le marché aujourd'hui, donc, avec des opérations internes coûteuses, il devient difficile d'introduire de nouvelles technologies à mesure qu'elles évoluent.



Avec nos programmes de développement de technologie, de matériaux et de post-traitement, le rôle d'un bureau de service technique ne devrait se développer que dans le secteur automobile. À mesure que les matériaux se développent et que les prix diminuent grâce à une adoption généralisée, nous sommes convaincus que nous verrons de plus en plus de pièces imprimées en 3D à usage final dans l'automobile, avec une croissance dans des domaines tels que le marché secondaire et la personnalisation pour des marchés clés tels que les véhicules handicapés.

Les clients eux-mêmes créent cette demande avec un désir croissant de pièces imprimées en 3D personnalisées sur les véhicules, car la technologie devient plus connue dans les médias grand public et les jeunes générations y ont accès par le biais de l'éducation. Cela a créé une génération de consommateurs à la recherche de produits de niche sur mesure.

Comment la FA affectera-t-elle les imprimantes à l'avenir?

Chaque jour, nous recevons des demandes de clients souhaitant comprendre le prix de la FA pour une pièce qu'ils fabriquent déjà via des méthodes traditionnelles et, à court terme, nous voyons l'évolution de la FA se situer dans l'éducation et la compréhension de cette technologie.



Les avantages de la FA vont bien au-delà des comparaisons de prix pièce pour pièce à la conception de produits vraiment innovants qui ne peuvent être fabriqués que par cette technologie; les avantages de la chaîne d'approvisionnement du temps de mise sur le marché et de la production sur site via l'entreposage numérique, ce qui réduit les demandes de stock et de stockage; et une véritable fabrication durable avec un minimum de déchets de matière. Tant que les clients ne commenceront pas à comprendre et à appliquer tous les avantages de bout en bout de l'impression 3D, l'adoption généralisée et la croissance des pièces d'utilisation finale seront lentes. Nous voyons une grande partie de notre rôle se situer dans l'éducation de nos clients et leur donner les outils pour exploiter pleinement la puissance de cette technologie transformatrice.

À long terme, l'intégration aux côtés de systèmes d'application d'usine bien établis qui planifient, surveillent et maintiennent est vitale pour que toute technologie s'intègre parfaitement dans les écosystèmes de fabrication, et c'est là que nous voyons la véritable évolution de la technologie d'impression 3D en cours.

Terminologie de l'impression 3D

• SLS: l' impression par frittage laser sélectif, ou fusion sur lit de poudre, est considérée comme la technologie «bourreau de travail» des fournisseurs d'impression 3D, en raison de grands volumes de fabrication et d'une gamme de thermoplastiques techniques - ce qui en fait le choix parfait pour la fabrication en série et les formes complexes de forme libre pour les applications finales. Une fine couche de poudre de polymère préchauffée est déposée sur une plate-forme de fabrication, qui est ensuite sélectivement fondue par des lasers. La plate-forme de construction s'abaisse alors de l'épaisseur de couche définie, et une autre couche de poudre est déposée à travers le lit.
• FDM: La modélisation de dépôt fondu est le processus d'impression 3D le plus accessible. FDM construit des pièces en extrudant le polymère à travers une buse chauffée et en déposant le matériau fondu couche par couche. Un matériau de support est ensuite lavé avec un détergent via un processus de lavage supplémentaire.
• Moulage par injection: Le processus de moulage par injection consiste traditionnellement à créer un outil dur fabriqué en acier. L'introduction de l'usinage à grande vitesse signifie que l'outillage souple en aluminium est également devenu économiquement viable pour des volumes faibles à moyens. Aujourd'hui, grâce à l'amélioration de la précision de la machine et des propriétés des matériaux, un insert de prototype 3D peut être créé à l'aide de l'impression 3D. Ces outils peuvent produire de faibles volumes de composants représentatifs des pièces finales.
• Multi Jet Fusion: une tête à jet d'encre applique une encre absorbant la chaleur sur la surface du lit de poudre dans les zones à fritter pour créer des pièces. Cette encre absorbe ensuite la chaleur d'une lampe infrarouge et d'une série de radiateurs à l'intérieur de l'imprimante pour former des pièces imprimées en 3D.