Prototypage bonne matière avec Decathlon

Prototypes « bonne matière » : prototypes fonctionnels proches du matériau réel du produit final, permettant aux utilisateurs de valider les caractéristiques et les fonctionnalités du produit final.

Avec les procédés d'impression 3D à partir de granulés, la matière subit moins de transformations qu'un filament, par exemple, et présente donc des caractéristiques plus proches de celles de l'injection plastique. C'est l'une des raisons pour lesquelles Decathlon a choisi la technologie Pam : l'objectif était d'imprimer des prototypes avec la matière utilisée en production de grande série afin d'obtenir des propriétés aussi proches que possible de la pièce finale.

Jimmy Gantier est Responsable Prototypage Bonne Matière à l'AddLab de Decathlon. Il est en charge des impressions réalisées sur les imprimantes 3D Pam.

Son métier consiste à gérer la matière et la manière de l'imprimer. L'équipe design ou ingénierie lui fournit un fichier 3D et la matière qui sera utilisée en production de grande série. Il caractérise ensuite cette matière pour l'imprimer sur Pam. Cela lui permet de concevoir des prototypes qui seront utilisés pour des tests d'usage ou en laboratoire afin d'étudier directement le comportement de la pièce avec la bonne matière.

Pour certaines catégories de produits, cette approche permet de faire évoluer le produit plus rapidement, sans passer par des étapes de moulage longues, coûteuses et représentant un certain coût énergétique.

Aujourd'hui, Decathlon utilise les imprimantes 3D Pam pour imprimer de nombreux prototypes en TPE, TPU ou SEBS, notamment pour les sports aquatiques comme les masques de plongée ou différents types de semelles. La quantité de prototypes conçus varie selon leur taille, mais une chose est certaine : la cadence est maîtrisée.

Thomas est ingénieur produit chez SUBEA, la marque de sports subaquatiques de Decathlon. Il utilise la technologie de Pollen AM pour produire des pièces destinées à ce type d'applications sous-marines.

L'une des plus grandes difficultés dans la conception d'un masque est d'assurer l'étanchéité du produit sur le plus grand nombre de visages différents. Pour cela, un premier modèle 3D est réalisé, souvent inspiré de contacts visage existants, qui devra ensuite être testé avant l'ouverture du moule industriel (10 semaines / plusieurs dizaines de milliers d'euros).

Ces dernières années, Decathlon utilisait un moule prototype (8 semaines / près de 10 K€) pour les premières itérations, longues et coûteuses, puis ouvrait un moule industriel systématiquement retouché. La simulation numérique leur a permis de réduire fortement le nombre d'itérations sur moules prototypes, mais pas encore de s'en passer.

Grâce au prototypage bonne matière avec Pam, ils comptent passer du modèle numérique au moule industriel sans moule intermédiaire, économisant ainsi jusqu'à 3 mois et 20 000 €, sans compter l'impact CO2 d'un moule fabriqué en Asie et de dizaines de pièces envoyées par avion.

Pour l'instant, Decathlon a pu valider l'étanchéité du prototype en utilisant ce procédé pour un premier concept. La prochaine étape sera de valider la corrélation entre ce modèle imprimé et un modèle très proche injecté sur moule prototype.

Les imprimantes 3D Pam permettent d'utiliser une grande variété d'élastomères avec une dureté Shore très faible et donc une meilleure flexibilité. Cette spécificité permet à Decathlon de concevoir des prototypes avec différentes duretés Shore 00, Shore A et/ou Shore D, élargissant ainsi au maximum sa gamme de matériaux souples.

Un important travail a également été mené sur les plateaux d'accroche et les supports d'impression de chacun des élastomères utilisés. Toutes les matières ont été caractérisées par Jimmy afin de les associer au meilleur support soluble possible, une bonne solution pour imaginer des designs de plus en plus complexes mais aussi pour gagner du temps. Le support se dissolvant dans l'eau, le post-traitement ne nécessite pas de main-d'œuvre et donc aucune immobilisation en temps humain.

Une autre considération expliquant le choix de Decathlon d'utiliser les systèmes Pam est la multi-extrusion. En effet, les systèmes Pam permettent d'associer jusqu'à 4 matières différentes dans une même pièce. Cette capacité est par exemple utilisée lors de la fabrication de bâtons de ski. Il est alors possible de concevoir une coque très dure et une jonc avec un élastomère plutôt souple et des supports solubles. En quelques heures seulement, un prototype voit le jour avec plusieurs matières et une géométrie très complexe.

Grâce à la fabrication additive, et plus particulièrement aux matériaux compatibles avec la technologie Pam, du fait des gains de temps et financiers, Decathlon peut facilement imaginer et tester des prototypes avec des matériaux vertueux afin de réduire l'impact environnemental de ses produits.

Les futurs développements du groupe autour de Pam concernent principalement les matériaux. Decathlon va démarrer un travail sur des matériaux 100 % biodégradables et bio-conçus ; tester des granulés à base de déchets végétaux permettra de comprendre si leur comportement peut être associé à un produit Decathlon.