Comment l'assurance qualité en cours de processus (IPQA ™) stimule l'adoption mondiale à grande échelle de la fabrication additive métallique
Imaginez si vous pouviez raccourcir le cycle de production de pièces complexes dans des secteurs comme l'aérospatiale et la fabrication de pointe. Imaginez en outre qu'au lieu de les produire localement, vous pourriez envoyer des fichiers CAO d'un bureau central à des installations de production distantes dans n'importe quel endroit du monde.
Allez plus loin et imaginez que vous pouvez surveiller la qualité de la production «in situ» grâce à en assurance qualité des procédés (IPQA) puis améliorez l'ensemble du système grâce à un post-traitement automatisé.
Cette image futuriste d'une production rapide pourrait changer radicalement des industries entières. Les méthodologies de fabrication, d'assurance qualité et de post-traitement pour des pièces complexes qui prenaient autrefois des mois pourraient être réduites à quelques jours.
Darren Beckett, directeur technique de Laboratoires Sigma est peut-être l'expert de l'IPQA et c'est exactement le futur dont il est témoin en ce moment. Pour l'avenir, il brosse un tableau de la quatrième révolution industrielle et de l'innovation qui défie l'imagination.
L'objectif ultime est que le système IPQA de Sigma Labs ouvre une industrie avec des paramètres de conception illimités qui permettent une collaboration mondiale.
Actuellement, Darren et Sigma Labs font des progrès rapides dans l'avancement de la technologie et de la qualité qui rendront cela possible.
Technologies
IPQA représente une nouvelle technologie innovante utilisée pour surveiller les processus d'additifs métalliques, également connus sous le nom d'impression 3D des métaux. Elle est nécessaire parce que l'industrie émergente de la fabrication additive métallique (FA) ne peut tout simplement pas être acceptée comme une technologie de confiance sans garanties en place pour garantir la qualité.
«Imaginez une technologie où la forge se déplace avec un laser en temps réel. Cela représente beaucoup de complexités », déclare Beckett. Un défi avec l'IPQA de Sigma Labs est qu'il doit échantillonner à 200 kHz spécifiquement pour regarder à haute température ou température relative pour comprendre ce qui se passe dans le bain de fusion.
Heureusement, Sigma Labs a réussi à surmonter ce défi d'échantillonnage à 200 kHz: «Nous l'avons accompli avec Polaris Motion. Nous avons pu faire progresser et ouvrir d'autres architectures, d'autres espèces de machines auxquelles nous ne pourrions autrement pas accéder sans leur expérience et en nous aidant dans notre acquisition de données », déclare Beckett.
Qualité
Les questions de qualité sont une autre raison pour laquelle l'adoption à grande échelle des procédés de fabrication additive métallique n'a pas encore eu lieu. Le contrôle de qualité actuel comprend les tests destructifs et le scanner. Les deux techniques prennent du temps et sont coûteuses, et elles n'offrent pas de chemin vers la surveillance en cours de processus ou la possibilité d'une réparation en cours de processus.
De plus, les pratiques de qualité actuelles se produisent après la fabrication de la pièce et son retrait de la machine d'impression 3D, ce qui ajoute des étapes supplémentaires importantes, des coûts et du temps. IPQA permet d'effectuer des ajustements et des correctifs pendant le processus de construction, bien avant le début de l'AQ de post-production.
Beckett explique que dans la fabrication additive métallique, les données thermiques peuvent être réinjectées dans des modèles de simulation pour expliquer comment fabriquer de meilleures pièces. Cela s'étend également à tout stock de pièces. Les pièces de rechange doivent être conservées dans des entrepôts en inventaire, ce qui entraîne un coût de possession énorme. Avec suffisamment de confiance dans la qualité de ce nouveau processus, ces pièces peuvent être imprimées à la demande et fabriquées avec une technologie de surveillance de processus in situ.
La promesse de ces technologies de surveillance et d'assurance qualité conduit à un certain nombre de solutions innovantes. L'une de ces solutions est le système d'acquisition de données synchrone Polaris UniverseOne ™, qui fait partie intégrante de la solution IPQA de Sigma Labs.
Beckett ajoute que la qualité du signal de Polaris est un gros problème. «Notre technologie ne fonctionne pas correctement sans un bon rapport signal / bruit. Polaris a ça. Je vois la qualité, nos clients voient la qualité et ils sont constamment impressionnés. »
«Notre objectif est d'être le standard tiers de facto pour l'IPQA», déclare Beckett. «Alors que nous nous efforcions d'accomplir cette tâche, nous savions que nous avions besoin d'un partenaire pour l'acquisition de données. Polaris Motion possède le savoir-faire pour fournir la technologie dont nous avions besoin. »
Comme le dit Tom Erlic, co-fondateur de Polaris Motion, «Cela a été très excitant et humiliant pour nous de nous associer à Sigma Labs pour aider à activer leur technologie. Voir comment la technologie contribue à éliminer les limites du processus de fabrication additive nous pousse vraiment à continuer à repousser les limites. »
Et après
On ne peut nier la promesse de cette technologie, mais pour favoriser la confiance, les gens doivent devenir des utilisateurs des processus. De plus en plus d'institutions adoptent la FA. De nouveaux investisseurs arrivent également sur le marché. Ils financeront l'avancement de la FA et de la conception. Une nouvelle génération d'ingénieurs est également sur le point d'arriver, enthousiastes à l'idée de passer aux principes de conception additive.
Beckett déclare: «Nous savons où nous voulons aller, mais nous ne pouvons pas y aller assez vite. Vous devez attendre que les gens soient prêts à accepter la prochaine étape. »
Il note que sa relation avec Polaris a contribué à la transition de Sigma Labs. «Ce que j'aime avec Polaris, c'est que nous réfléchissons déjà à ce que l'infrastructure doit être pour cette prochaine étape.»
«C'est passionnant de fournir une technologie qui fait avancer les choses et aide à garder Sigma Labs à l'avant-garde», déclare le président de Polaris Motion, Mile Erlic.
Beckett est réaliste à propos de l'industrie et comprend que le processus prendra un certain temps avant d'être approuvé pour les applications critiques où la vie des gens dépend des pièces produites.
Cela dit, l'avenir est à venir. Les algorithmes, la technologie et les processus n'ont aucun sens sans de bonnes données. «Historiquement, c'est la seule chose qui nous retient.» Mais, dit-il, «Polaris tient ses promesses.»
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