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Étude de cas dans la défense

Vous pouvez compter sur l'impression 3D lorsque vous en avez le plus besoin

Lorsque la pression pour optimiser les ressources est combinée à une mission visant à assurer la sécurité dans des conditions extrêmes, l'innovation n'est plus une question de compétitivité, elle’ sauve des vies.

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Basé sur la Sheppard Air Force Base, Wichita Falls, au Texas, le Trainer Development Flight (TDF) est une installation où sont conçus, développés et fabriqués des outils pour les formateurs et la formation pour l'armée de l'air et toutes les branches de la défense, selon les besoins. Ces outils sont utilisés dans de nombreux environnements de formation, notamment les avions, les armes et les systèmes d'alimentation en combustible, la préparation médicale, les HVAC et les systèmes de télécommunications.

Les outils pour les formateurs et la formation peuvent être soit des produits originaux ou des répliques de ces derniers, en fonction de l'objectif de la formation. Certains dispositifs ne sont pas des unités fonctionnelles, il n'est donc’ pas rentable d'acheter le vrai élément. Pour la plupart des applications de formation, cela’ revient moins cher de former les étudiants sur des répliques, plutôt que sur un équipement souvent très onéreux.

Le TDF utilise la fabrication numérique directe pour fabriquer la grande majorité de ses produits de formation. Pour cela, ils emploient quatre machines de fabrication additive dans une installation centralisée avec des processus AFSO 21 (Lean) incorporés au processus global.

Le vrai défi

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Avant d'intégrer à ses processus la fabrication numérique directe, le TDF réalisait ses produits à l'aide de méthodes de fabrication traditionnelles. La fabrication conventionnelle demande des délais plus longs, car elle se déroule souvent en plusieurs étapes, notamment l'usinage, le tournage, la soudure, le pliage et le découpage des plaques en tôle. Le même type de difficulté survient lors de la production d'outillage pour mouler une pièce.

“La majorité de nos projets sont soit uniques soit en très faible volume, les méthodes conventionnelles reviennent donc très cher,” déclare Mitchell Weatherly, directeur de TDF. “Seuls 10 % de notre travail concerne le prototypage, les 90 % restants sont de la production.”

La vraie solution

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Avant d'adopter la FDM, le TDF a examiné “une multitude” de processus additifs, nous explique M. Weatherly. “Avec la FDM, l'investissement se fait au début, il n'est pas permanent,” dit-il. “Les pièces sont durables et offrent le degré de détail élevé dont nous avons besoin. De plus, le processus est respectueux de l'environnement et 100 % ‘écologique’ sans aucun déchet.”

Le TDF est chargé de la conception et de la fabrication d'une réplique exacte d'un véhicule aérien sans pilote (UAV) ou “drone” pour la formation des techniciens de maintenance. De nombreux éléments internes et externes ont été construits à l'aide des machines FDM. Ils incluent de nombreuses pièces du corps de l'appareil, ainsi que plusieurs capots, hélices et antennes. Le TDF a également acheté un certain nombre de vrais éléments de l'UAV auprès de l'équipementier.

Les vrais avantages

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La production d'une grande antenne pour l'UAV’, à l'aide des machines FDM, a pris un dixième du temps qu'aurait demandé le même travail par des méthodes traditionnelles. De plus le ROI obtenu s'est élevé à plus de 12 000 dollars. Mais, les économies ne sont uniquement liées au temps. Pour réaliser cette antenne, un atelier externe aurait dû employer 20 jours, alors qu'il n'en a fallu que deux avec la FDM — pour 15 à 20 minutes de travail. Si l'on considère la totalité du projet d'UAV, le temps économisé atteint 3 ans dans certains domaines. Ce projet, ainsi que d'autres économies en matière de formation, a été réellement impressionnant, avec des économies réalisées de 800 000 dollars sur les quatre dernières années.

“Les principaux avantages du système FDM sont sa vitesse par rapport à d'autres processus ou méthodes de construction, sa polyvalence par rapport au moulage par injection, et sa capacité à fabriquer plusieurs pièces simultanément,” déclare M. Weatherly. Il offre également une maintenance simple, ainsi que la possibilité d'utiliser plusieurs matériaux pour tout un tas de buts différents. “Les capacités supplémentaires incluent la possibilité de penser selon l'objectif à atteindre et pas selon des contraintes de fabrication, ainsi que la possibilité d'appliquer immédiatement les modifications, pour un faible coût additionnel. La polyvalence qui nous permet de fabriquer n'importe quel élément, sans produire aucun déchet dangereux, constitue l'un des avantages majeurs pour l'armée de l'air” affirme M. Weatherly. ”Les machines FDM ont été utilisées pour de nombreux projets de formation au budget très serré. Nous avons également utilisé le processus FDM pour la recherche et le développement, afin de permettre à nos aviateurs et à nos soldats de s'entraîner en situation réelle.

“Lors de l'achat de notre première machine FDM, nous avions prévu un ROI sur 4 ans, mais 18 mois ont suffi,” explique M. Weatherly. “Pour l'achat de notre seconde machine FDM, le ROI a été réalisé en 9 mois. On ne peut pas éviter d'appliquer des méthodes conventionnelles et d'employer des techniciens très compétents, mais on peut leur fournir les outils appropriés et une nouvelle technologie qui peut rendre leur travail plus facile et plus compétitif. Je pense que la FDM est l'une des méthodes de fabrication disponible les plus avancées au niveau technologique. Depuis 2004, l'année où nous avons acheté la première de nos quatre machines, le processus FDM a permis au gouvernement d'économiser 3,8 millions de dollars, et les prévisions sont d'une économie de 15 millions sur 10 à 15 ans. “

[Notes pour les’ rédacteurs : Le TDF (Trainer Development Flight) a obtenu le « Air Force Chief of Staff Team Excellence Award » 2008 pour son utilisation de la technologie FDM et autres méthodes de production de pointe. Il est reconnu comme le premier centre d'excellence pour la fabrication de produits de formation et d'aide à la formation pour l'armée de l'air et d'autres agences du ministère de la Défense.]

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