Dixie Iron Works/MSI

Dixie Iron Works a été créée en 1933 pour fournir des vannes, des raccords, des pompes de puits et d'autres équipements de contrôle du débit au sein du secteur du pétrole et du gaz. La mission de l'entreprise est de fournir les équipements de contrôle de flux les plus sûrs et de la plus haute qualité qui soit. Dixie Iron Works est également connue sous le nom de sa principale ligne de produits, MSI.

Au cours des deux dernières décennies, la formidable croissance du secteur du pétrole et du gaz a attiré de nouveaux concurrents. En conséquence, les produits fabriqués par Dixie sont devenus des marchandises. La concurrence intense a tellement fait baisser les prix que les concurrents ont délocalisé leur fabrication à l'étranger pour profiter d'une main-d'œuvre bon marché. Dixie est restée attachée à la fabrication aux États-Unis dans ses deux usines du Texas. 

Le propriétaire actuel, Gerard Danos, a une formation d'ingénieur. Il est convaincu que l'innovation est l'avenir de Dixie Iron Works. Il fait confiance à ses ingénieurs et les incite à développer des solutions créatives pour relever les défis auxquels l'entreprise est confrontée. Il a également diversifié ses effectifs avec de jeunes ingénieurs déjà formés à la fabrication additive et qui apportent un regard neuf sur l’activité. Ces approches constituent une façon unique de gérer une entreprise de fabrication.

Danos a pris conscience de la nécessité d'innover pour maintenir la pertinence de l'entreprise, notamment en développant de nouveaux produits susceptibles d'être vendus à des prix élevés. Il pensait que l'adoption de la fabrication additive pouvait être une solution, permettant d'itérer plus rapidement les conceptions et de produire intégralement les pièces sans perturber les programmes de production CNC très chargés de l'entreprise. C'est pour cela qu'il a investi dans une Markforged X7, une imprimante de qualité industrielle capable de produire des pièces composites renforcées en fibres continues de carbone. Il a, en outre, encouragé ses ingénieurs à explorer toutes les options qui s’offraient à eux avec l’Onyx, un thermoplastique durable développé par Markforged, ainsi qu'avec des pièces métalliques.

L'occasion de valider l'approche d'apprentissage par la pratique de Danos s'est présentée lorsqu'un fournisseur a tenté de facturer à Dixie une somme substantielle pour des modifications techniques apportées à un support de joint torique en nylon d'une valeur de 4,50 dollars. L'équipe d'ingénieurs de Dixie a amélioré la conception de l'anneau de support, l'a produit sur sa X7 et l'a testé. Ils ont été agréablement surpris par les performances des pièces imprimées en 3D face aux pressions de fonctionnement requises. Ce succès les a incités à produire les pièces en interne pour seulement 47 centimes chacune.

Dixie fabrique désormais 400 joints toriques par semaine à l'aide d'une flotte de dix imprimantes Onyx One. Cette expérience a convaincu Danos et son équipe d'ingénieurs que la fabrication additive pouvait jouer un rôle clé dans la fabrication de pièces de production. 

Alors qu'ils élargissaient leur base de connaissances en matière de fabrication additive, les ingénieurs de Dixie ont fini par se heurter aux limites de performance des pièces composites imprimées en 3D. Ils se sont demandé jusqu'où ils pourraient aller avec le métal, voire s’ils pouvaient produire des pièces en utilisant cette technologie de pointe.

Investir dans une imprimante Markforged Métal X a été une décision facile à prendre pour Danos. La Métal X, qui permet de produire des pièces de qualité industrielle, constituait une solution idéale pour répondre aux besoins croissants de Dixie Iron Works en matière de fabrication. Elle est plus économique que les imprimantes métalliques à fusion laser sur lit de poudre (L-PBF). En outre, la poudre métallique agglomérée qu'elle utilise est liée à un polymère, ce qui élimine la nécessité d'utiliser un équipement de protection individuelle pour se protéger contre l'exposition à une poudre libre potentiellement dangereuse.

En outre, la Métal X utilise le même logiciel Eiger que les imprimantes Onyx One et X7 de Dixie, ce qui signifie que l'équipe d'ingénieurs n'a pas eu à apprendre un nouveau logiciel de gestion d'impression. Cette compatibilité a permis de rationaliser l'intégration de la Métal X dans leurs procédés existants.

Danos n'était pas préparé à ce qui allait suivre. Les machinistes de l'atelier ont constaté la qualité des pièces métalliques imprimées en 3D et ont demandé s'ils pouvaient y consacrer du temps pour imprimer des pièces métalliques de production en faible quantité - celles qui nécessitaient beaucoup de temps de réglage complexe sur une machine à commande numérique pour produire un petit nombre de pièces. 

L'élimination de l'outillage et du temps de préparation de ces pièces a permis de réaliser des économies importantes. L'équipe de Dixie a découvert qu'elle pouvait fabriquer à la demande et de manière rentable des pièces en faible quantité, sans mettre à rude épreuve les capacités de production CNC de l'entreprise. La refonte des pièces pour tirer pleinement parti de la fabrication additive a généré des économies supplémentaires. 

Une pièce que Dixie Iron Works monte sur la Métal X est une butée de soupape de retenue à fléchettes. « En raison de ses caractéristiques d'écoulement uniques, son usinage à partir d'acier inoxydable massif prenait beaucoup de temps et était très coûteux », se souvient M. Danos. « Nous l'avons également moulée, mais nous avons dû produire beaucoup plus de quantités que ce dont nous avions besoin pour que cette approche soit rentable. » L'équipe imprime désormais ce composant au fur et à mesure des besoins sur la Métal X.

Les coûts de production sont nettement inférieurs et Dixie Iron Works n'a plus besoin d'immobiliser de l'argent dans des stocks pour une pièce produite en faible quantité.

Dans un autre cas, l'équipe a redessiné une petite pièce complexe qui avait été conçue auparavant pour l'usinage CNC afin qu'elle soit mieux adaptée au procédé de la Métal X. Ils ont consolidé un assemblage en un seul composant utilisant 75 % de matériaux en moins et pouvant être produit sur une seule imprimante. Ils sont également passés de l'acier au carbone, qui avait tendance à se corroder et à entraîner des problèmes de performance, à l'acier inoxydable 17 - 4PH. « Nous avons pu réduire les coûts de production qui étaient auparavant compris entre 20 et 30 dollars, main-d'œuvre incluse, à 5 dollars uniquement pour les matériaux », souligne M. Danos.

L'équipe de Dixie Iron Works utilise également la Métal X pour produire un outillage robotique résistant à l'usure pour l'industrie. « Dans un cas, nous avons conçu et imprimé des préhenseurs longs et minces qui devaient être fabriqués en métal pour avoir la durabilité requise », a-t-il indiqué.

Malgré le coût plus élevé des matériaux métalliques imprimés en 3D par rapport aux pièces équivalentes usinées avec des machines à CNC, ils deviennent moins onéreux si l'on tient compte de la programmation des machines à CNC, de la configuration, de l'outillage et des coûts de main-d'œuvre des opérateurs hautement qualifiés. C'est pourquoi la conception pour l'impression 3D est devenue l'un des principes fondamentaux du développement produit et de l'amélioration continue chez Dixie Iron Works

La Métal X a considérablement accru la capacité de Dixie Iron Works à concevoir et à produire des pièces métalliques et à atteindre le niveau d'innovation envisagé par Danos. L'un des principaux facteurs du succès de l'entreprise réside dans la volonté de Danos d'investir dans des outils de fabrication additive, associée à la confiance qu'il accorde à son équipe pour maximiser son potentiel.

Danos explore le potentiel des imprimantes à projection de liants métalliques, comme la PX100 de Markforged. Cette technologie renforcerait encore les capacités de Dixie en matière de fabrication de composants à usage final par le biais de la fabrication additive, permettant une production en plus grande quantité tout en maintenant l'efficacité des procédés et les économies de coûts réalisées avec la Métal X.