Extrait de notre Guide complet de la fabrication additive par arc électrique →
La fabrication additive par arc électrique (WAAM) est souvent saluée pour sa rapidité, son évolutivité et son caractère durable, mais qu'en est-il réellement en termes de coûts ? Que vous dirigiez un atelier de sous-traitance, gériez les achats pour un grand équipementier ou que vous évaluiez simplement vos options en matière de fabrication additive métallique, l'aspect financier est déterminant. Dans cet article, nous comparons la WAAM à l'usinage et aux technologies de FA à base de poudre telles que la fusion laser sur lit de poudre (LPBF) ou la fusion par faisceau d'électrons (EBM), et nous identifions où se situent les réelles économies.
WAAM ou usinage : Quand est-ce moins cher ?
Commençons par l'usinage traditionnel. Le fraisage CNC est excellent pour produire des composants de précision, en particulier lorsqu'il s'agit de travailler à partir d'un stock. Mais pour les géométries complexes ou de grande taille, le coût de la fabrication soustractive peut rapidement augmenter. L'usinage implique souvent de commencer avec une billette surdimensionnée, d'enlever 80 à 90 % du matériau et d'engendrer une usure importante des outils, un gain de temps et des déchets. Si votre pièce est non standard ou surdimensionnée, attendez-vous à des délais de livraison longs et à des coûts d'outillage élevés.
La technologie WAAM renverse cette logique. Comme elle fabrique les pièces par ajout de matière à partir d'un fil-matière, le gaspillage est minime. Vous n'utilisez que la quantité de matériau nécessaire et vous n'avez pas à payer pour des matrices coûteuses ou des outillages sur mesure. Cela rend la technologie WAAM particulièrement rentable pour les volumes faibles à moyens , aux géométries sur mesure et aux pièces de grand format dont le fraisage à partir de billettes serait d'un coût déraisonnable.
Bien sûr, si votre pièce nécessite des tolérances serrées, le WAAM est souvent associé à un usinage de finition, mais vous enlevez tout de même beaucoup moins de matière qu'avec un fraisage CNC complet.
WAAM vs. AM à base de poudre : Une classe de coûts différente
Les technologies de fabrication additive à base de poudre (telles que le LPBF et l'EBM) offrent une haute résolution et sont idéales pour les pièces petites et complexes. Mais elles s'accompagnent de coûts importants : chambres à gaz inerte, optiques laser, mesures de sécurité pour la manipulation des poudres métalliques et matières premières onéreuses. En effet, la poudre de départ coûte souvent 5 à 10 fois plus cher au kilo que le fil de soudage .
WAAM, en revanche, utilise du fil de soudage , disponible partout dans le monde, plus sûr à stocker et nettement moins cher. Les taux de dépôt sont également plus élevés ; le WAAM peut atteindre 1 à 3 kg/heure, tandis que le LPBF fonctionne souvent dans une fourchette de 0,03 à 0,1 kg/heure. Si votre pièce ne nécessite pas une résolution de l'ordre du micron, mais exige volume, de la vitesse ou de la robustesse mécanique , le WAAM l'emportera probablement en termes de coût.
Ainsi, alors que la fabrication additive à base de poudre excelle dans les supports aérospatiaux ou les implants dentaires, la fabrication additive par dépôt de poudre (WAAM) s'impose lorsqu'il s'agit de pièces de grande taille, résistantes et certifiables, comme brides marines, des récipients sous pression, des roues sur mesure ou des connecteurs structurels .
Coût total de possession : Systèmes, logiciels et support
L'un des avantages d'investir dans un système WAAM réside dans le fait que vous misez sur des technologies éprouvées : des robots industriels, le soudage MIG/MAG et un logiciel de commande WAAM intuitif, tel que MetalXL . Ces systèmes sont modulaires et évolutifs, ce qui signifie que vous pouvez démarrer avec une configuration allégée et vous développer à mesure que vos besoins de production augmentent.
Les systèmes d'AM à base de poudre, en revanche, s'accompagnent d'une courbe d'apprentissage, d'un investissement dans l'infrastructure et de frais de maintenance beaucoup plus élevés. De même, l'usinage CNC nécessite une utilisation importante de matériaux et un espace au sol considérable si vous produisez des pièces métalliques de grande taille.
Si l'on tient compte du coût total de possession (TCO), la combinaison offerte par la technologie WAAM – faible coût des matériaux, vitesse de dépôt élevée et flexibilité de déploiement – en fait une option pratique et évolutive pour de nombreux secteurs, en particulier ceux qui sont en phase de transition vers une fabrication numérique ou localisée.
Les domaines dans lesquels l'ATAO apporte le plus de valeur ajoutée
La rentabilité n'est pas seulement une question d'euros ou de dollars par pièce ; il s'agit de la valeur que la technologie apporte par rapport à son coût. Le WAAM brille quand :
- Vous fabriquez des pièces sur mesure ou des pièces uniques
- Vous avez besoin des composants certifiés à grande échelle
- Vos gaspillage de matériaux est un sujet de préoccupation
- Vous souhaitez réduire les délais
- Votre production nécessite de la flexibilité et une réduction des coûts d'outillage
Du point de vue du retour sur investissement (ROI), le WAAM est souvent amorti après seulement quelques séries de pièces de grande valeur, surtout si on le compare à des systèmes à poudre coûteux ou à de longs cycles d'usinage CNC.
Rentabilité : WAAM vs usinage CNC vs PBF laser
Lorsqu'on évalue la fabrication métallique à grande échelle, le calcul de la rentabilité réelle nécessite de regarder au-delà de l'investissement initial en équipement. Les équipes d'approvisionnement et d'ingénierie doivent analyser l'ensemble du cycle de vie de la production, y compris les dépenses en matières premières, l'utilisation des matériaux (ratio achat/utilisation), le temps de fonctionnement des machines et les coûts cachés liés à l'outillage.
Les méthodes soustractives traditionnelles telles que l'usinage CNC souffrent souvent d'une très mauvaise utilisation des matériaux, gaspillant parfois jusqu'à 90 % d'une billette brute pour obtenir la géométrie finale. À l'inverse, la fusion laser sur lit de poudre (Laser PBF) offre une grande complexité géométrique, mais est freinée par des vitesses de fabrication lentes, des volumes de fabrication limités et des poudres métalliques extrêmement coûteuses.
La fabrication additive par arc électrique robotisé (WAAM) comble cette lacune. En utilisant du fil de soudage standard disponible dans le commerce et des systèmes robotisés à haut rendement de dépôt, MX3D offre un processus de fabrication proche de la forme finale qui réduit considérablement le gaspillage de matériaux tout en maintenant les coûts des matières premières à un niveau bas.
Pour vous aider à évaluer la viabilité financière du WAAM pour votre prochain projet, le tableau ci-dessous présente une comparaison directe des coûts et des processus entre le WAAM robotisé, l'usinage CNC et le PBF laser.
| Méthode de fabrication | Coût des matières premières par kg | Utilisation des matériaux | Coût horaire de la machine | Coûts d'outillage et de configuration | Exigences en matière de post-traitement |
| WAAM robotisé (MX3D M1) | Faible | Élevé | Faible à moyen | Zéro | L'usinage n'est nécessaire que pour les tolérances critiques. |
| Usinage CNC (soustractif) | Faible à moyen | Faible | Moyen à élevé | Élevé | Minimal |
| Laser PBF (fabrication additive par poudre) | Très élevé | Moyen | Élevé | Faible | Élevé |
Pour en savoir plus sur l'Arc DED et le WAAM : WAAM vs moulage et forgeage | WAAM vs impression 3D laser | Le WAAM est-il rentable ?
Économies réelles : une étude de cas MX3D
Si les indicateurs généraux du secteur constituent une base de référence utile, le véritable avantage financier du WAAM s'illustre mieux à travers des applications concrètes. En passant du forgeage traditionnel et de l'usinage par enlèvement de matière à notre système M1 Metal AM, nos clients parviennent systématiquement à réduire considérablement leurs délais de production et leurs coûts globaux.
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Présentation du projet : Collier de serrage pour conduites à haute pression pour le secteur pétrolier et gazier.
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Fabrication traditionnelle : La fabrication traditionnelle de ce composant spécialisé nécessitait auparavant des matrices de forgeage sur mesure, suivies d'un usinage CNC intensif à partir d'un bloc massif. Il en résultait un rapport « buy-to-fly » très élevé, avec jusqu'à 80 % du matériau de haute qualité gaspillé sous forme de déchets, et un délai d'approvisionnement s'étendant jusqu'à 16 semaines.
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Approche WAAM de MX3D : Grâce au système de FA M1 Metal, la pince à usage intensif a été imprimée en 3D à partir de fil d'acier inoxydable certifié en quelques jours seulement. La pièce imprimée en forme quasi-finale a ensuite été envoyée pour un fraisage CNC ciblé, uniquement sur les interfaces fonctionnelles critiques.
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Principal facteur de réduction des coûts : La réduction des coûts a principalement été rendue possible par la suppression du besoin d'outils de forgeage coûteux et par la réduction de plus de 70 % du gaspillage de matières premières. De plus, le délai de production global a été ramené de plusieurs mois à seulement trois semaines, ce qui représente un avantage considérable dans un secteur où les temps d'arrêt des équipements sont extrêmement coûteux.
Le WAAM est-il rentable ? Absolument, à condition de l'utiliser de manière stratégique
Le WAAM n'est pas une solution miracle pour toutes les applications, mais lorsqu'il est utilisé dans le cadre de projets adaptés, c'est une technologie qui révolutionne les coûts . Que vous cherchiez à remplacer des pièces moulées à long délai de fabrication, à réduire le gaspillage de matériaux ou simplement à produire plus rapidement des composants fonctionnels de grande taille, le WAAM offre des avantages financiers et opérationnels mesurables.
Chez MX3D, nous aidons les entreprises du monde entier à réduire leurs coûts et à reprendre le contrôle en internalisant la technologie WAAM ou en recourant à notre service de composants certifiés à la demande . Vous vous demandez si le WAAM pourrait réduire vos dépenses de fabrication ? Contactez-nous. Nous vous aiderons à faire le calcul.
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