Outils imprimés en 3D pour la production de fibres moulées
Payr Engineering | Histoire d'une réussite
Un emballage propre
- Coût de l'outil réduit de 50 %.
- Le temps de production est réduit à quelques semaines
- Rentable même pour les petits lots
Manipuler quelque chose comme un œuf cru - une expression familière. Même si la coquille d'un œuf est résistante, la fameuse boîte à œufs est généralement le premier choix pour le transporter en toute sécurité jusqu'à la maison. L'emballage en pâte moulée offre une protection et est respectueux de l'environnement. Le fournisseur autrichien de services d'ingénierie Payr a optimisé l'outil pour sa production au moyen de la fabrication additive, ce qui a permis de le produire plus rapidement et de manière plus rentable. En outre, les distances de transport ont pu être réduites et de plus petites quantités sont possibles.
"Grâce aux machines EOS, nous sommes en mesure de produire des composants robustes qui ne pourraient pas être fabriqués avec des machines d'autres fournisseurs.
Peter Paul Payr | Directeur général Payr Engineering
Défi
La pâte à papier moulée - le mot lui-même n'est pas aussi courant que le matériau. Qu'ils soient fabriqués à partir de vieux papiers ou de matériaux fibreux renouvelables tels que l'herbe, de plus en plus d'entreprises utilisent des matériaux recyclés et recyclables comme emballages de protection. Dans le commerce de détail, cela va de la boîte à œufs mentionnée au début à l'emballage sur mesure qui protège les appareils électroniques ou ménagers. Grâce aux progrès technologiques, le matériau peut aujourd'hui faire encore plus. L'imperméabilité à la graisse, à l'eau, tout cela est possible sans plastique.
Par conséquent, le matériau est également devenu intéressant pour d'autres domaines d'application. Jusqu'à présent, le problème était le nombre de pièces nécessaires à l'emballage. L'une des raisons en est le processus de production. En principe, le matériau dissous dans l'eau, appelé pulpe, est aspiré sous vide dans un moule perforé recouvert d'un grand nombre de petites ouvertures. Le liquide s'écoule ou est aspiré par ces grilles. Les moules perforés étaient généralement recouverts de tamis à la main, principalement sur les sites de production asiatiques - une procédure très coûteuse et qui prenait beaucoup de temps.
Payr a abordé ces questions en se concentrant sur l'outil et en particulier sur le tamis : "La finition manuelle d'un tel composant serait trop coûteuse dans notre pays et est associée à de longs trajets de transport vers l'étranger, ce qui entraîne des coûts. En raison de la durée de production et de fabrication du processus traditionnel, il existait un potentiel d'optimisation dans les deux cas", explique Peter Paul Payr, directeur général de Payr Engineering et actionnaire du groupe Payr. "C'est pourquoi nous avons cherché une alternative pour la production de l'écran, et nous l'avons trouvée dans la fabrication additive."
Rentable et durable
Processus de production des emballages en pâte moulée
Solution
Payr a proposé une approche particulièrement innovante : le moule et l'écran se composaient auparavant de deux éléments : un noyau métallique et une structure en treillis, qui était façonnée et appliquée manuellement. Grâce à la fabrication additive, une structure de drainage innovante a été mise au point, qui combine désormais en une seule pièce les fonctions initiales du moule statiquement stable et du drainage régulièrement réparti sur l'ensemble du moule. Par conséquent, cela ne nécessite qu'une seule étape de production. Cela simplifie encore la production et accélère le processus dans son ensemble, tout en conservant la même qualité élevée.
Le matériau choisi par Payr est le plastique PA 12, courant dans la fabrication additive. Il est peu coûteux et suffisamment résistant pour que l'imprimante 3D utilisée reproduise parfaitement la structure fine de l'écran. Peter Paul Payr confirme qu'il ne s'agit pas d'une évidence : "Avec le EOS P 396, EOS dispose d'un produit extrêmement performant dans son portefeuille. Les performances dépassent largement celles d'autres fabricants connus, notamment en ce qui concerne les structures en treillis. Nous n'avons pu atteindre la stabilité du composant nécessaire à cette application avec aucun autre appareil."
La précision est cruciale, et donc un facteur de réussite, pour pouvoir contrôler correctement la résistance à l'écoulement de la pâte : d'une part, la géométrie de la structure de drainage détermine la quantité de matériau qui adhère au moule et la stabilité de l'emballage par la suite. D'autre part, elle influence la quantité d'humidité restante, ce qui a une incidence sur le temps de séchage. Bien entendu, la fabrication additive apporte également ses avantages "classiques", tels que la grande liberté de conception du moule et la brièveté du temps nécessaire à sa production.
Résultats
Cependant, le moment de vérité survient toujours lorsqu'il s'agit de vérifier si les objectifs ont été atteints. C'est là que le nouvel outil de Payr est tout à fait convaincant : alors que le délai d'approvisionnement était auparavant de plusieurs mois, la nouvelle unité d'aspiration combinée est désormais disponible en quelques semaines. Tout aussi importante - et impressionnante - est la réduction des coûts obtenue grâce à la conversion : "Nous pouvons offrir à nos clients un avantage significatif. Le coût de fabrication de l'outil est inférieur d'au moins 50 % à celui de la méthode de fabrication traditionnelle. Cela rend les moules imprimés en 3D intéressants pour l'emballage de petites quantités ou de variantes", déclare fièrement Peter Paul Payr. Grâce à la liberté de conception offerte par la fabrication additive, il est également possible de produire des emballages finaux avec différentes épaisseurs de paroi, c'est-à-dire que le matériau n'est utilisé que là où il est nécessaire.
Avec la technologie de criblage optimisée, Payr a revu l'ensemble du processus de production - et, sur la base de l'outil optimisé, a été en mesure d'exploiter encore plus de potentiels avec son usine de pâte moulée FIBRA MINI développée par ses soins. Par exemple, la technologie d'aspiration et de drainage a pu être améliorée. Il en résulte une réduction de la consommation d'énergie pour le séchage et des coûts de matériaux, car les parois peuvent être rendues encore plus minces, malgré une augmentation de la qualité. Moins de matériau signifie en même temps des avantages tout au long du cycle de vie, de l'impression au recyclage.
Il est impossible de quantifier un autre avantage pour les entreprises : la chaîne d'approvisionnement devient beaucoup plus résistante. Une délocalisation plus rentable d'une étape de production n'est pas seulement une rareté, mais elle accroît également l'indépendance des fournisseurs de produits en pâte à papier moulée par rapport aux itinéraires établis. Dans le même temps, cette rationalisation de la chaîne d'approvisionnement offre d'autres avantages environnementaux, car si un produit n'a pas à être transporté à l'autre bout du monde, son empreinte carbone est naturellement plus faible. Mais ce qui est encore plus important pour le développement durable, c'est que la pâte moulée devient encore plus compétitive et peut donc remplacer de plus en plus d'emballages en plastique.
Pour Payr Engineering et ses clients, la conversion dans la production de l'outil de production pour la pâte moulée est donc un projet réussi à bien des égards. "Où d'autre peut-on raccourcir les trajets de transport, rétablir la production tout en réduisant les coûts et en augmentant la qualité ?", demande Peter Paul Payr. Toute cette chaîne d'avantages commence par une technologie : la fabrication additive. À l'avenir, de plus en plus de produits tels que les œufs crus seront transportés du producteur au client.
Précision et stabilité
Moule à pulpe imprimé en 3D avec une structure de drainage innovante en forme de treillis en matière plastique PA 2200
"
Nous pouvons éliminer les fluctuations de qualité tout en réduisant les coûts et les délais de mise sur le marché. Nos clients deviennent plus résistants dans la chaîne d'approvisionnement, réduisent les coûts de transport et la quantité d'emballages plastiques.
Peter Paul Payr | Directeur général Payr Engineering
Les succès d'EOS
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