Un regard approfondi sur les stratégies de qualification des pièces en fabrication additive

10 MARS 2023 | Temps de lecture : 4 min

Comprendre les étapes de l'optimisation d'une application fabriquée traditionnellement pour la fabrication additive (FA) peut être complexe, mais des experts peuvent vous aider en guidant votre organisation tout au long du processus, y compris la qualification des pièces.

Qu'est-ce que la qualification et pourquoi est-elle importante pour les pièces détachées FA ?

L'assurance qualité (qualification) est l'une des exigences essentielles pour les pièces fabriquées de manière additive destinées à remplacer des composants structurels et mécaniques qualifiés. Le processus de qualification fait référence aux exigences liées aux pièces individuelles, aux machines, aux matériaux et aux paramètres de processus en fonction du risque global, et mises en place pour garantir l'intégrité d'une application. En conséquence, la qualification peut être obtenue en démontrant l'équivalence statistique basée sur le test de nombreuses pièces sélectionnées de manière aléatoire à travers de multiples constructions et lots de poudre. La qualification des pièces s'appuie sur les performances individuelles d'une pièce pour un matériau donné, quelle que soit la machine sur laquelle elle a été fabriquée.

Des directives de certification et d'accréditation des produits sont en place pour les pièces fabriquées de manière conventionnelle (par exemple, moulage, forgeage), alors que les composants de FA nécessitent un ensemble unique de règles et de schémas de certification. Comme il n'existe qu'une poignée de normes axées sur l'inspection et la certification des produits FA , l'adaptation rapide à la qualification des pièces FA dépend de la collecte de preuves de l'historique du traitement, des résultats du processus et de l'évaluation de la matière première, entre autres données de capteurs et de fabrication. Les organismes de réglementation, les laboratoires de recherche et les organismes de normalisation publient et mettent à jour en permanence des lignes directrices techniques pour aider à la certification et à la qualification des pièces FA sur la base de la recherche et de l'expérience que nous sommes en train de forger en tant qu'industrie. Plusieurs mesures sont prises pour garantir et démontrer que les pièces imprimées respectent les mêmes exigences de qualification et de certification que leurs équivalents conventionnels.

Quelles sont les qualifications en matière d'installation, de fonctionnement et de performance ?

La qualification des pièces du site FA peut se faire de différentes manières. Sur la base de différentes méthodologies, il est possible d'extraire trois phases de haut niveau sur la voie de la qualification.

1. Qualification de l'installation (QI) - la première qualification consiste à rassembler les preuves que tous les aspects critiques de l'équipement de traitement et du système auxiliaire sont conformes aux spécifications de l'équipementier. La QI comprend généralement deux parties : le test d'acceptation en usine (FAT), généralement effectué sur le site de l'équipementier avant l'expédition du matériel, et le test d'acceptation sur site (SAT), effectué sur le site du client au cours de l'installation. Les tests effectués pendant les FAT et les SAT sont généralement identiques afin de démontrer l'équivalence des performances avant et après l'expédition du matériel. La procédure standard d'EOS pour l'IQ consiste à exécuter des tâches de test génériques et/ou personnalisées basées sur les exigences du client pour le FAT/SAT et à effectuer les contrôles de sécurité et les tests de conformité des machines nécessaires.

2. Qualification opérationnelle (OQ ) - cette qualification consiste à établir les contrôles de processus nécessaires pour maintenir la stabilité des performances des matériaux et démontrer que les exigences des spécifications des matériaux peuvent être respectées de manière satisfaisante. Elle implique également la réalisation d'essais avec des coupons d'essai statiques et/ou dynamiques pour démontrer l'efficacité et la reproductibilité et pour constituer la base de la conception de l'application. Ces essais sont conçus en tenant compte des exigences de l'application finale.

3. Qualification des performances (PQ) - il s'agit de verrouiller la conception spécifique de la pièce, l'agencement du travail, les intrants du processus et les étapes de post-traitement nécessaires pour obtenir des pièces imprimées cohérentes dans le temps. Les résultats de l'inspection/essai du premier article sont souvent essentiels pour répondre aux exigences de certification. En fonction du volume des pièces produites, les concepts peuvent être étendus pour calculer les capacités du processus et mettre en œuvre des stratégies de contrôle statistique du processus afin d'obtenir une plus grande robustesse.

Les défis de la qualification

Le manque de clarté des normes de qualification FA peut constituer un défi, car les lignes directrices et les procédures aident rarement les clients à mettre en place leurs protocoles de qualification. Par exemple, plus d'une douzaine de normes de qualification des pièces FA sont utilisées dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile et de la médecine. En revanche, les lignes directrices pour la qualification des pièces FA utilisées dans les industries des semi-conducteurs ou du pétrole et du gaz sont limitées et encore en cours d'élaboration. S'il n'est pas mis en œuvre correctement, le processus de qualification peut entraîner une augmentation des temps d'arrêt et des coûts d'essai et d'impression, car chaque phase de qualification exige des ressources considérables. La création de plans de contrôle pour les matériaux et les processus, la définition de protocoles de qualification et l'élaboration de plans de test rentables permettant de produire des pièces sûres et de haute qualité peuvent s'avérer difficiles sans l'aide de spécialistes expérimentés de la qualification sur le site FA .

S'attaquer à la qualification des pièces

La qualification est une étape difficile à franchir pour les clients, qu'ils soient expérimentés ou qu'ils débutent dans l'impression 3D. Bien qu'elle puisse être réalisée de manière indépendante, elle peut entraîner des retards de production, des certifications supplémentaires et un allongement du délai de mise sur le marché pour les organisations ayant de multiples normalisations. L'unité d'ingénierie appliquée et de formation d'EOS, connue sous le nom d'Additive Minds, dispose de spécialistes dédiés à cette étape du processus FA . En tant qu'ambassadeurs de la fabrication additive, la préparation des clients et l'atténuation des difficultés liées à la qualification sont des étapes importantes pour préparer les organisations extérieures à tirer le meilleur parti de l'impression 3D.

En savoir plus sur la stratégie de qualification d'Additive Minds

La stratégie de qualification Additive Minds repose sur la réduction des tests répétés des composants individuels et sur l'assistance aux clients pour accélérer le délai de qualification en incorporant les leçons apprises au cours des trois dernières décennies - éliminant ainsi l'expérience de réinventer la roue pour nos clients. L'équipe EOS s'engage dans des ateliers d'analyse des modes de défaillance et des effets des processus (PFMEA) sur mesure et critiques pour la qualité, qui fournissent des informations vitales sur l'état de préparation des clients à la qualification. Additive Minds intègre également l'utilisation d'outils numériques, tels que les simulations de processus, la robotique avancée, l'intelligence artificielle, l'apprentissage automatique, la surveillance à distance, la réalité augmentée et la réalité virtuelle (AR/VR) avec les imprimantes EOS afin d'aider les clients à développer une plateforme robuste pour permettre une transition accélérée vers des pièces imprimées qualifiées.

Qualification à venir

Dans l'industrie FA , une pièce qualifiée signifie des performances répétables, reproductibles, prévisibles et cohérentes, avec la capacité de s'adapter à la production de masse. Alors que les technologies FA continuent de mûrir, l'accent sera mis au cours de la prochaine décennie sur la production de pièces qualifiées pour diverses applications en grandes quantités, ce qui est essentiel pour que cette méthode de fabrication soit largement adoptée par les industries traditionnelles.

Si vous souhaitez discuter du processus de stratégies de qualification de votre organisation, veuillez contacter l'équipe d'Additive Minds dès aujourd'hui.