Les logiciels MES pour piloter la production en fabrication additive
Introduction
Au sein d’une seule et unique interface, les logiciels de pilotage de la production offrent de nombreuses fonctionnalités pour couvrir l’ensemble des étapes présentes dans la fabrication additive.
Ces fonctionnalités aident les entreprises à organiser leurs flux de travail, du début de la chaîne de valeur (gestion des commandes et création de devis instantanés) à sa fin (gestion du post-traitement, contrôle qualité, rapports détaillés, …).
Ainsi, la production peut être automatisée et ordonnancée, offrant un suivi des pièces optimal avec une traçabilité complète tout en récoltant de précieuses données en temps réel sur les performances, consommation de matériaux, et autres éléments.
La plupart des logiciels MES pour fabrication additive proposent des caractéristiques et fonctionnalités similaires. Toutefois, certains éditeurs développent ou intègrent des fonctionnalités exclusives, et d’autres déclinent leurs solutions logicielles en plusieurs versions et packs en fonction des utilisateurs et de leurs besoins (équipementiers, services d’impression 3D, PME, …).
Dans ce guide, nous faisons le point sur le marché des logiciels MES spécifiques à l’impression 3D et listons leurs fonctionnalités principales.
Pour en savoir plus sur les MES : Qu’est-ce qu’un logiciel de pilotage de la production ? Quels avantages offrent les logiciels MES pour fabrication additive ?
Note : Le secteur des logiciels pour la fabrication additive est complexe et il n’existe pas de solution MES standard. Certains éditeurs considèrent qu’un MES est une véritable solution tout-en-un et de bout en bout ; d’autres le proposent comme module traitant uniquement le suivi et la gestion de la production. Dans notre sélection, nous faisons référence à toutes les solutions logicielles listées ici comme MES, bien que chaque éditeur ait ses propres subtilités.
Sélection de logiciels MES pour la fabrication additive
| Logiciel MES pour FA | Gestion des commandes | Analyse des fichiers 3D | Devis instantanés | Planification | Gestion des matériaux | « Nesting » | Post- traitement | Contrôle qualité | Suivi/traçabilité | Analytique |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3dTrust | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | – | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| 3YOURMIND | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | + | – | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| AMFG | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | – | + | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Authentise | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Link3D | + | – | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Materialise Streamics | ✓ | + | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Oqton FactoryOS | ✓ | ✓ | – | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
Ce tableau représente une sélection exhaustive de solutions de pilotage de la production (MES) spécialement conçues pour la fabrication additive et ses challenges opérationnels.
Nous définissons chaque fonctionnalité (commandes, analyse des fichiers 3D, etc.) dans la section suivante.
✓ : Inclus
+ : Disponible en option ou dans un module complémentaire
– : Indisponible
MES pour la fabrication additive : quelles fonctionnalités ?
Avant de nous pencher sur chacune des solutions listées dans le tableau, regardons de plus près les différentes fonctionnalités communes à la plupart des logiciels MES pour la fabrication additive.
Gestion des commandes
La possibilité de traiter et de gérer les commandes est essentielle pour un logiciel MES, puisque tous les autres processus découlent des commandes en question.
Ceci peut impliquer la saisie de données, la transmission des informations relatives aux commandes entre les différents services d’une entreprise, ou encore l’affectation de technologies d’impression (par exemple, la stéréolithographie) ou de matériaux (par exemple, le métal) à une commande déterminée.
Devis
Le calcul automatique du coût de la production d’une pièce peut être inclus dans certains logiciels MES. Il peut s’agir du coût du projet (en fonction du temps investi, des matériaux utilisées, etc.) mais aussi de la création de devis instantanés, un outil particulièrement utile pour les services d’impression 3D.
Préparation et optimisation des fichiers 3D
Bien que ce ne soit pas le cas à l’unanimité, il existe des logiciels MES intégrant des outils de préparation de fichiers 3D. Outre le découpage (« slicing ») des fichiers 3D, on parle d’analyse de fichier (le modèle est-il imprimable en l’état ?), de réparation de fichier, d’optimisation topologique, ou encore de génération de structures de support.
Planification de la production
Le logiciel MES peut ordonnancer la production selon la disponibilité des machines, du stock de matériaux, de l’urgence ou priorité de telle ou telle commande, ou autres facteurs.
En mettant en place une haute connectivité entre les différentes machines et postes de travail, certains MES peuvent même directement contrôler les machines et lancer des impressions de manière autonome.
Gestion des matériaux
Les outils de gestion des matériaux peuvent, pour certains, réaliser un suivi des conteneurs de matériaux et de leur provenance, une sélection automatique des matériaux selon les commandes, ou renouveler automatiquement des commandes de matériaux en se basant sur l’inventaire.
En fonction des installations et de leur degré de connectivité, il peut aussi s’agir de surveiller en temps réel les niveaux de poudre, de résine ou de filament de chaque imprimante 3D.
« Nesting »
Dans le monde de la fabrication additive, le « nesting » consiste à remplir l’espace d’impression de la manière la plus efficiente possible, notamment pour les imprimantes 3D SLS ou autres technologies à base de poudre. Il s’agit de faire tenir un maximum de pièces dans l’espace donné tout en tenant compte des contraintes liées à la technologie en question.
Le « nesting » permet d’avoir une production plus rentable. Cet extrait d’une étude de l’entreprise Hawk Ridge Systems illustre parfaitement cet enjeu :
Gestion du post-traitement
Le post-traitement est l’une des principales problématiques de la fabrication additive. Plusieurs actions sont requises selon la technologie utilisée (dépoudrage, frittage, retrait de la résine, …), impliquant de nombreuses machines.
L’automatisation de ces processus est donc tout aussi importante que l’impression même des pièces.
Certaines usines et entreprises vont encore plus loin dans l’automatisation. Au-delà du contrôle automatique des machines, il existe des systèmes entièrement robotisés pouvant gérer le déplacement des pièces d’un poste à un autre, grâce à des bras robotiques et/ou via des tapis roulants.
Contrôle qualité
Le contrôle qualité peut être défini de plusieurs manières selon les éditeurs. Certains d’entre eux offrent un contrôle qualité après l’impression de la pièce, notamment en intégrant directement des scanners 3D de métrologie.
D’autres se concentrent sur la surveillance des processus en temps réel, avec par exemple une caméra associée à une intelligence artificielle pour analyser l’exactitude de chaque couche imprimée (comme le logiciel Addiguru, startup gagnante à l’occasion du challenge formnext 2020).
Suivi et traçabilité
Tous les logiciels MES pour la fabrication additive offrent un certain niveau de traçabilité. Cela peut impliquer l’attribution automatique de code-barres uniques qui suivront chaque pièce tout au long de leur cycle de production et de vie.
La traçabilité de chaque pièce – avec des informations telles que le modèle d’imprimante 3D utilisée pour sa production, le lot du matériau utilisé et son passage au contrôle qualité – est essentielle pour la certification des pièces imprimées en 3D.
On peut également utiliser ces informations pour analyser la source d’éventuelles défaillances d’une pièce.
Analytique
Les MES permettent de passer à une production intelligente et efficiente en compilant et en analysant les données de chaque étape du flux de travail.
Des outils d’analyse complets, dont des rapports de production générés automatiquement, peuvent être utilisés pour identifier et éliminer les goulots d’étranglement ou pour concevoir des stratégies de production entièrement nouvelles.
Autres fonctionnalités et caractéristiques
Parmi les autres caractéristiques intéressantes des logiciels AMES, on peut citer :
- Intégration directe de logiciels tiers : Il est souvent possible de facilement intégrer les logiciels d’autres éditeurs spécialisés, comme des logiciels CAO.
- Simulation de production : Les outils de simulation vont au-delà d’une analyse d’imprimabilité basique, prenant en compte les particularités des matériaux et technologies utilisées, des conditions environnantes (températures, hygrométrie, etc.) et des géométries spécifiques à chaque pièce.
- Expédition et logistique : Le suivi et la traçabilité peuvent dépasser le cadre de l’usine et s’étendre aux entreprises de transport pour le suivi des pièces de porte à porte.
Présentation des meilleurs MES pour la fabrication additive
3dTrust est une suite logicielle MES développée par la société allemande du même nom. À l’origine, le logiciel a été conçu comme un outil pour la fabrication distribuée (un modèle de production où les entreprises utilisent un réseau d’unités de fabrication éparpillées géographiquement).
Aujourd’hui, en plus des fonctionnalités standard telles que la gestion des commandes et l’ordonnancement de la production, 3dTrust offre une fonctionnalité de gestion des poudres dédiée aux imprimantes 3D à frittage laser.
Cette suite MES pour fabrication additive est disponible en deux versions ; l’une, entièrement connectée via un réseau dématérialisé, l’autre, une version locale et connectée via des câbles ethernet pour une plus haute sécurité des données.
Basé en Allemagne, l’éditeur de logiciels 3YOURMIND propose une suite logicielle en trois volets : MES (gestion des flux de production), PLM (gestion du cycle de vie des produits) et ERP (progiciel de gestion intégrée).
Le volet MES comprend des fonctionnalités telles que l’ordonnancement de la production – avec recommandations automatiques selon les priorités et disponibilités des machines – ou la génération automatique de codes QR pour faciliter le suivi des pièces.
3YOURMIND offre des outils analytiques complets permettant de rapidement identifier les chiffres clés.
La société britannique AMFG commercialise une solution MES complète couvrant toutes les étapes, de l’analyse de faisabilité ou de l’imprimabilité (« printability analysis ») à la gestion du post-traitement.
AMFG propose des solutions sur mesure pour les différents acteurs de la FA : fabricants de pièces d’utilisation finale, fournisseurs de pièces détachées (qui bénéficient d’un catalogue de pièces numériques), sociétés de prototypage rapide et services d’impression 3D.
Les principales fonctionnalités comprennent la gestion des commandes, la planification de la production, la traçabilité et la réalisation d’analyses détaillées.
L’entreprise de logiciels Authentise, basée à Philadelphia, commercialise deux logiciels MES : un pour les équipementiers et un autre pour les prestataires de services d’impression 3D.
Tous deux visent à accroître la connectivité et la productivité grâce à des fonctionnalités telles que l’automatisation des flux de travail et la possibilité d’effectuer des analyses détaillées. La version pour équipementiers propose une bibliothèque de pièces numériques et l’inspection qualité, tandis que la version pour les prestataires de services met l’accent sur des fonctions orientées vers le client, comme la transparence des prix.
Les extensions disponibles comprennent un module de devis automatique, un module d’analyse de fichiers et un module de « nesting » pour optimiser les espaces d’impression.
Link3D, basée à New York, est un système d’exploitation intégrant les fonctionnalités de pilotage des flux de travail en fabrication additive.
Il s’agit d’une solution modulaire divisée en cinq volets : Saisie des commandes et calcul des coûts, Planification de la production, MES, Management de la qualité, et Analyse des données.
Le module MES individuel se concentre sur le suivi et la traçabilité des pièces.
Materialise, le fournisseur de services AM à la demande et éditeur de logiciels basé en Belgique, a développé une solution logicielle AMES complète pour les fabricants et les services d’impression 3D.
Streamics est un ensemble modulaire comprenant des fonctionnalités telles que la planification de la production, la gestion des machines et l’étiquetage automatique pour le suivi des pièces, en plus de fonctionnalités avancées comme le « nesting » et la gestion du post-traitement.
Cet MES s’intègre parfaitement avec Materialise Magics, une suite de logiciels dédiés au design et à la préparation des fichiers 3D.
Oqton, société basée à San Francisco, propose une solution MES très complète. Son logiciel FactoryOS comprend des fonctions de design avancées (avec optimisation topologique, par exemple) ainsi que l’intégration de machines d’inspection qualité comme les MMT (machines à mesurer tridimensionnelle) ou scanners 3D.
La plateforme est également dotée de fonctionnalités plus communes aux MES comme l’ordonnancement et le suivi des pièces. Toutefois, Oqton FactoryOS n’inclut pas la création de devis.
Mentions spéciales
AM-Flow est une solution à grande échelle orientée Industrie 4.0 et spécialement conçue pour les technologies de fabrication additive à base de poudre (SLM, SLS, …). Elle combine une solution logicielle à du matériel propriétaire de pointe comme des bras robotiques, tapis roulants, stations d’emballage automatique, et plus encore.
La solution AM-Flow est construite autour d’une intelligence artificielle et du « Machine learning » (apprentissage automatique) pouvant identifier, inspecter et trier les pièces imprimées en 3D selon leur aspect physique.
Dyndrite propose un noyau de système d’exploitation permettant aux utilisateurs de construire leur solution MES entièrement sur mesure. La société compte parmi ses principaux investisseurs l’ancien PDG d’Autodesk, Carl Bass.
LEO Lane (LEO signifie « Limited Edition Object », Objet à Édition Limitée) d’Israël a développé une solution axée sur la fabrication additive distribuée, permettant aux entreprises de protéger leur propriété intellectuelle.
Ce SaaS (logiciel en tant que service) inclut la localisation en temps réelle, un contrôle sur le nombre de pièces produites à partir d’un fichier 3D unique, et s’intègre parfaitement aux MES existants.
MakerOS est une suite d’outils de collaboration en ligne pour les fab labs et les petits services d’impression 3D. Il se concentre sur le côté comptabilité et inventaire plutôt que sur la gestion des imprimantes 3D.
Ses fonctionnalités comprennent la gestion des commandes, les devis instantanés, la facturation personnalisée et la gestion des stocks. MakerOS propose également un portail client en ligne qui permet aux clients de suivre l’évolution de leurs commandes.
FAQ
La tarification des MES peut dépendre de facteurs tels que le nombre d’utilisateurs, la taille de l’usine, le nombre de machines et les options ou modules additionnels choisis. Il est donc généralement nécessaire de demander un devis sur mesure, même pour une solution clé en main.
De nombreuses suites logicielles sont commercialisées sous forme d’abonnement SaaS (Software as a Service) avec une redevance mensuelle ou annuelle, qui peut aller de quelques centaines d’euros par mois à plusieurs milliers.
Non, toute solution MES n’est pas forcément compatible avec toute imprimante 3D. Il est donc important de se renseigner sur la compatibilité des machines avant d’opter pour telle ou telle solution MES. Par ailleurs, certains fabricants d’imprimantes 3D commercialisent des systèmes fermés pour inciter les utilisateurs à acheter leurs logiciels propriétaires.
Néanmoins, la compatibilité entre machines et logiciels s’améliore grâce à des protocoles industriels comme OPC-UA, MTConnect, et umati, qui facilitent tous la communication entre les systèmes.
