Tout savoir sur la production en petites séries

Grâce aux avancées technologiques des dernières années, la production en petites séries est devenue une approche de choix pour de nombreuses entreprises industrielles, petites et grandes. Elle privilégie une fabrication rapide et à faible coûts, pour les petites séries de pièces à usage final. 

Pour diverses raisons, les manufacturiers peuvent être amenés à se questionner sur l'approche de fabrication. Découvrez les différents facteurs à considérer pour envisager la production en petites séries, les bénéfices, les différents procédés qui s’offrent à vous, ainsi que les exemples d'applications. Lorsqu'on parle de petites séries, il n’est certes pas toujours aisé de trouver la bonne solution de fabrication, car chaque projet est unique. 

Qu’est-ce que la production en petites séries ?
4 éléments à considérer pour la fabrication à faible volume
Procédés populaires pour la production en petites séries
Les avantages de la fabrication en petites séries
Les applications pour la production en petites séries
Production en petites séries : étude de cas

Qu’est-ce que la production en petites séries ?

La production en petites séries est orientée sur la fabrication de plusieurs produits différents en petites quantités. Elle favorise l'innovation, les itérations, l'agilité et réactivité accrue aux opportunités.

Ainsi, elle est à l'opposé de la fabrication de masse, où l'emphase est mis sur la fabrication d'un très grand nombre de produits identiques et standardisés pour bénéficier d'une économie d'échelle. La demande croissante pour les produits personnalisés et les limites de la production de masse ont certes encouragé les entreprises manufacturières à adopter des stratégies alternatives, telles que la fabrication en petites séries. 

La production en petites séries ou fabrication à faible volume se réfère généralement à la fabrication de 10 à 10 000 pièces. Elle est aussi considérée comme la passerelle entre le prototypage rapide et la production à grande échelle, soit par milliers de pièces. Il est certain que la définition de « petites séries » demeure assez subjective. Il est difficile de fournir des données quantitatives précises, car c'est relatif au domaine d'application. Par exemple, quelques milliers de pièces dans le domaine automobile seront considérées comme une petite série, alors que pour un secteur plus spécialisé, ce sera considéré comme du grand volume.

Nous pouvons toutefois y associer différents termes : « pré-production », « temps de cycle court », « petites quantités », « faible investissement », ou « commandes personnalisées ». Bref, la production en petites séries ou fabrication à faible volume est un service spécialisé offrant des pièces de qualité de production, mais dans des volumes généralement limités.

4 éléments à considérer pour la fabrication à faible volume

Il est bien établi que produire en petites séries génèrent des gains financiers intéressants pour certains types de projets.

Toutefois, avant d’opter pour cette approche, plusieurs facteurs cruciaux sont à considérer. Voici quelques aspects qui influencent le choix pour ce type de méthode :

1. La taille du marché ou encore le nombre de clients potentiels est restreint. En effet, il peut être intéressant d’opter pour une production en petites séries pour d'abord évaluer l’intérêt de la clientèle. 
2. La quantité de pièces à produire sur une période donnée est limitée ou incertaine.
3. La complexité de conception est relativement élevée. Une méthode de production à faible volume est alors mieux adaptée et moins risquée. 
4. Des modifications et révisions de conception sont envisagées. La fabrication à faible volume est une approche de choix dans un tel cas, puisqu’elle offre à l'entreprise la flexibilité de modifier ou d'apporter plus facilement des corrections sans affecter le coût global des pièces.
5. Les options disponibles en termes de matériaux varient selon les procédés. Les matériaux offerts doivent donc être validés et évidemment convenir à une qualité « production ». 
   
   
   

Procédés populaires pour la production en petites séries

Quelques procédés se prêtent à la production en petites séries :

Usinage CNC

L’usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) est un procédé de fabrication automatisé. En effet, des fraiseuses, meuleuses et autres machines-outils sont programmées pour usiner les pièces.

Cette approche soustractive est intéressante pour les productions de petites séries puisqu’elle permet de fabriquer des pièces de qualité et de haute précision, et ce, presque peu importe leur complexité géométrique et le matériau utilisé. De plus, les investissements en termes d’outillage et de main-d’œuvre sont minimes. Les bémols ? Les pertes de matières peuvent être importantes et coûteuses, et la complexité des pièces peut grandement affecter les coûts.

Cette méthode est généralement utilisée pour fabriquer plus ou moins rapidement un petit nombre de pièces en plastique ou en acier de haute qualité, qui nécessitent une excellente finition, des tolérances serrées et des propriétés propres au matériau.

Moulage par injection

Le moulage par injection requiert la fabrication d’un moule personnalisé dans lequel est coulé le matériau caractérisant la pièce. Après refroidissement, cette dernière est éjectée du moule.

Les pièces produites se démarquent par leur précision, leur résistance, leur durabilité et leur répétabilité. Il est certain que le développement du moule ainsi que le processus de fabrication des pièces peuvent être onéreux et long. Toutefois, aujourd’hui, grâce à l’outillage rapide, cette approche est envisageable pour la production de petites séries. Le gain de temps permet de pallier en partie au facteur coûts.

Fabrication additive

La fabrication additive, aussi appelée impression 3D industrielle, consiste à fabriquer des pièces par ajout de matière en couche successives.

Contrairement aux approches soustractives comme l’usinage, les pertes de matière sont réduites. Comparativement au moulage par injection, le développement d’un moule n’est pas requis, ce qui permet d'économiser temps et argent.

L’impression 3D permet de produire des pièces en petites séries de géométrie très complexe, sans augmenter les coûts comme c'est le cas avec l'usinage. Les propriétés physiques et mécaniques (robustesse, durabilité) des pièces 3D sont conséquentes aux matériaux et systèmes de production. D'ailleurs, on note de plus en plus de productions effectuées par fabrication additive. Cette technologie se distingue par ses coûts et ses délais de fabrication moindres, sa fiabilité et ses perspectives au niveau de l’innovation.

Il existe de nombreux procédés de fabrication additive et le choix des matériaux est conséquent. Il est donc impératif de définir la technologie adéquate en fonction de la pièce à fabriquer, mais également de s’assurer si des étapes de post-traitements sont requises.

Les avantages de la fabrication en petites séries

Voici les principales raisons pour lesquelles les manufacturiers optent pour des méthodes de fabrication en petites séries :

• Modèle de fabrication plus agile;
• Plus d'innovation et de personnalisation;
• Risques réduits
• Temps de production plus court;

• Réduction des investissements en outillage;

• Besoin réduit de main-d’œuvre;

• Flexibilité importante en termes de conception;

• Réduction des pertes de matériel;

• Introduction plus rapide du produit sur le marché.

Les applications pour la production en petites séries

À bien des niveaux, il est plus optimal et moins risqué de produire en petites séries, qu'opter pour la production de masse.

En d’autres termes, la production à faible volume est adéquate pour :

• Fabriquer des produits personnalisés;
• Fabriquer des pièces complexes et hautement spécialisées;
• Fabriquer des produits plus innovants;
• Fabriquer des pièces tests et de pré-production;
• Produire provisoirement, rapidement et à faible coûts des petites séries, en période de pénurie par exemple;
  
• Produire des pièces de remplacement;
• Produire diverses composantes devant être produites en lots restreints par la nature de l'application.

La production en petites séries trouve donc sa place dans de nombreux secteurs, entre autres : l’aérospatial, la défense, l’électronique, l’industriel, la santé et le transport, ou encore la robotique.

Production en petites séries : étude de cas

Voici un exemple du secteur ferroviaire, où la production en petites séries est bien appropriée, car il s’agit de concevoir des pièces personnalisées pour lesquelles les quantités demeurent restreintes.

Solaxis a été sollicité pour fabriquer des boîtiers pour les commutateurs électriques présents dans les locomotives. Les pièces ont été fabriquées par impression 3D SLS, puisque les enjeux reposaient sur les délais de fabrication, la géométrie complexe du boîtier versus la disposition des composantes électriques, les propriétés de la pièce (robustesse) et les quantités restreintes (+/- 100 boitiers / an).

Voir l’étude de cas

En résumé, il demeure impératif d’analyser les besoins du marché, les caractéristiques des pièces à produire, mais également le contexte ou encore les objectifs de l’entreprise avant d’opter pour la production en petites séries. Cette avenue offre de nombreux avantages notamment sur l’aspect financier et différents procédés peuvent être adoptés pour produire les pièces (usinage CNC, moulage par injection, impression 3D). Tous présentent leurs propres forces.

Chez Solaxis, nous sommes spécialisés dans l’impression 3D de pièces en thermoplastique. Nos services d'impression 3D offrent une production à faible-moyen volume avec une qualité supérieure et un temps de cycle court pour vous aider à mettre les produits sur le marché rapidement.

Des questions sur l'impression 3D de petites séries ? Contactez-nous dès aujourd’hui, notre équipe de spécialistes se fera un plaisir de vous répondre.