Flexible, rapide et modulaire. KUKA Robotics dans les plateformes de fabrication additive de Caracol

Que se passe-t-il lorsque la précision robotique rencontre la liberté additive ? Les plateformes Caracol, équipées de robots KUKA, permettent une production évolutive et durable de grandes pièces industrielles. Présente dans des secteurs tels que l'automobile, l'aérospatiale, la marine et l'architecture, Caracol permet aux fabricants de repenser la conception, le prototypage et la production des pièces.

Repenser la fabrication à grande échelle

Fondée en 2017 à Barlassina (Italie) et Austin (Texas), Caracol est née d'une lacune évidente du marché : la production de pièces industrielles à grande échelle était lente, coûteuse et trop manuelle.
« Nous sommes partis du principe que la production de pièces à grande échelle était trop complexe, prenait trop de temps et était parfois très, très inefficace pour plusieurs entreprises industrielles », explique Francesco De Stefano, cofondateur et PDG.

Après deux ans de recherche et développement, l'équipe a lancé une plateforme qui combine la fabrication additive et la robotique, dépassant ainsi les limites de taille et de flexibilité de l'impression 3D conventionnelle.

Quand la fabrication additive robotisée surpasse les méthodes traditionnelles

Les plateformes de fabrication additive grand format de Caracol sont conçues pour répondre aux besoins des industries où la taille, la complexité et les performances sont primordiales.
Par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles, l'impression 3D robotisée offre un flux de travail entièrement automatisé et flexible qui réduit les déchets, accélère la production et permet une fabrication à la demande.

« Nos clients sont confrontés à des inefficacités dans la production de pièces de grande taille », explique Francesco De Stefano. « Nous leur proposons une solution évolutive et durable pour repenser leur mode et leur lieu de fabrication. »

Fabrication additive clé en main

Caracol fournit des solutions entièrement intégrées qui combinent technologie, services et assistance adaptés à chaque client.
« Nous avons compris dès le début qu'il n'était pas facile de passer à la fabrication grand format », explique Francesco De Stefano. « C'est pourquoi nous avons créé une plateforme qui combine matériel, logiciels et automatisation. »

« Nous accompagnons le client à chaque étape », ajoute Francesco Sortino, responsable de la production. « Nous l'aidons à développer l'application, à adapter les matériaux et à fournir une solution complète qui lui permet de développer son activité. »

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Comment Caracol intègre la circularité dans la fabrication additive grand format

La durabilité est un principe fondamental. Chaque élément est conçu pour réduire les déchets, la consommation d'énergie et l'impact environnemental.

La fabrication additive grand format minimise les excès en ne déposant que ce qui est nécessaire, ce qui permet une production à la demande et élimine les moules ou les stocks.

« La durabilité est au cœur de notre activité », déclare Francesco Sortino. « Nous ne nous concentrons pas uniquement sur la façon dont les pièces sont fabriquées, mais aussi sur ce qui se passe après. Une fois qu'un composant a rempli sa fonction, nous pouvons le recycler, le re-granuler et le réutiliser, bouclant ainsi la boucle. »

Plateformes robotiques Caracol pour l'impression 3D grand format

Le cœur technologique de Caracol s'articule autour de deux plateformes propriétaires : Heron AM et Vipra AM.
Ces deux systèmes combinent robotique, automatisation et logiciels avancés pour permettre la production de pièces complexes de grande taille, mais chacun est adapté à différents matériaux et besoins industriels.

Heron AM : impression polymère évolutive avec une flexibilité optimale

Heron AM est la solution clé en main de Caracol pour la fabrication additive grand format à partir de thermoplastiques et de composites. Au cœur de cette solution se trouve un bras robotique KUKA KR QUANTEC, sélectionné pour sa précision, sa charge utile et sa flexibilité multi-axiale, essentielles pour imprimer des géométries complexes pouvant atteindre 10 mètres. Son architecture modulaire comprend quatre extrudeuses : HA (haute précision), HV (haute polyvalence), HF (haut débit) et xHF (débit très élevé), ce qui lui permet de s'adapter à un large éventail d'applications.

« Nous avons conçu Heron AM pour qu'il soit rapide, flexible et durable », explique Francesco Sortino. « Partir de granulés permet de réduire les coûts des matériaux et d'accélérer la production, tandis que le système robotisé nous donne la liberté d'imprimer des géométries complexes à grande échelle. »

Vipra AM : fabrication additive métallique haute performance

Vipra AM est la plateforme de Caracol dédiée à la fabrication additive métallique, basée sur la technologie WAAM (Wire and Arc Additive Manufacturing). Elle intègre des robots KUKA KR FORTEC, sélectionnés pour leur portée, leur stabilité et leur précision dans le dépôt de métaux à haute température.
Le système comprend deux processus : Vipra XQ pour une finition de haute qualité à l'aide d'aciers inoxydables et d'alliages de titane, et Vipra XP pour une productivité optimale avec des matériaux à base d'aluminium et de nickel.

Vipra AM est déjà utilisé dans des secteurs tels que l'aérospatiale, la marine et les composites, par exemple dans la production de réservoirs de carburant pour satellites, d'hélices marines et d'outils pour le laminage de fibre de carbone.

Sa capacité à réduire les déchets de matériaux jusqu'à 90 % et à permettre une production décentralisée en fait un outil puissant pour les entreprises qui cherchent à optimiser à la fois leurs performances et leur durabilité.

« Les deux plateformes, Heron et Vipra, partagent le même ADN », explique Gianrocco Marinelli, directeur de la fabrication additive métallique. « Elles reposent sur la robotique, l'automatisation et une connaissance approfondie des applications industrielles, ce qui les rend véritablement évolutives. »

La robotique, catalyseur de la fabrication additive évolutive

Lorsque Caracol a entrepris de repenser la manière dont les composants industriels de grande taille pouvaient être fabriqués, l'équipe s'est rapidement rendu compte que la fabrication additive seule ne suffirait pas.

L'ambition était claire : produire des pièces complexes et de grande taille avec plus de rapidité, de flexibilité et de durabilité.

C'est là que la robotique est entrée en jeu. Caracol a intégré des bras robotiques multiaxes, notamment les modèles KUKA KR QUANTEC et KR FORTEC, pour leur précision, leur modularité et leur adaptabilité.

« Nous avons compris dès le début que nous avions besoin d'un support qui nous permettrait d'augmenter la production et de la rendre flexible et modulaire », explique Francesco De Stefano. « Les bras robotiques nous ont apporté cette flexibilité : ils sont largement disponibles, rentables et adaptables aux industries que nous servons. »

Cette flexibilité ne concernait pas seulement le mouvement. Elle concernait également l'intégration. L'approche de Caracol en matière de fabrication additive grand format consiste à combiner plusieurs processus, du dépôt de matière au contrôle qualité, en un seul flux de travail automatisé.

« Les robots sont essentiels, car ils nous permettent de tirer parti du dépôt multiaxial pour fabriquer des géométries complexes », ajoute Gianrocco Marinelli. « Nous ne sommes pas limités au découpage plan : nous pouvons travailler en coordonnées cylindriques, ce qui ouvre de toutes nouvelles possibilités en matière de conception et de production. »

Au-delà du matériel, les logiciels jouent un rôle essentiel. Les plateformes Caracol exploitent tout d'abord leur suite logicielle propriétaire, Eidos Manufacturing, avec son module de découpage et l'IoT pour le contrôle des processus. De plus, pour Vipra, elles utilisent également des progiciels avancés tels qu'Architect et Robot Sensor Interface pour surveiller et contrôler le processus de dépôt en temps réel. Ces outils permettent au système d'ajuster les paramètres de manière dynamique, garantissant une qualité constante même dans les applications les plus exigeantes.

Robotique évolutive pour l'impression 3D

Un partenariat stratégique pour l'intégration évolutive de la robotique

« Nous avons décidé de nous associer à KUKA car cette technologie offrait le juste équilibre entre précision, coût et fiabilité », explique Francesco De Stefano. « Elle nous a également permis d'intégrer plus profondément nos logiciels et notre matériel dans une plateforme clé en main. »

L'architecture modulaire de KUKA, qui comprend des rails extensibles et des tables rotatives, a donné à Caracol la flexibilité nécessaire pour s'adapter à des géométries complexes sans compromettre l'efficacité.

« Cette flexibilité nous permet de créer des applications personnalisées adaptées aux besoins de nos clients », ajoute Francesco Sortino. Au-delà de l'intégration, le réseau mondial de service client de KUKA a joué un rôle clé dans le soutien à la croissance internationale de Caracol. « Nous avions besoin d'un partenaire mondial capable de nous aider à évoluer au rythme de notre croissance », explique Francesco De Stefano. « L'infrastructure de KUKA nous a permis de soutenir nos clients dans le monde entier et de garantir la disponibilité des stocks grâce à des accords-cadres. »

Au-delà de l'intégration technique, ce partenariat a également soutenu l'expansion mondiale de Caracol. Avec des clients dans plus de 50 pays et des activités en Italie, aux États-Unis et au Moyen-Orient, il était essentiel de disposer d'un fournisseur de robotique doté d'une infrastructure internationale.

Construire l'usine de demain

La vision de Caracol va au-delà de l'impression 3D : elle concerne l'automatisation complète. « Notre véritable vision est de permettre à différentes flottes de robots de produire à la demande dans différentes régions du continent », explique Francesco De Stefano.

Pour y parvenir, Caracol teste actuellement des robots mobiles autonomes (AMR) afin d'automatiser sa logistique interne.

Alors que Heron et Vipra AM s'occupent de la fabrication, les AMR prennent en charge tout ce qui se passe autour, en déplaçant les pièces dans l'usine sans intervention humaine. « Nous travaillons à l'automatisation de l'usine, non seulement pour nous, mais aussi pour nos clients », explique Francesco De Stefano.

Les AMR s'intègrent parfaitement dans le flux de travail numérique de Caracol, reliant la production et la logistique en temps réel.

Associée au service client mondial et à l'expertise en automatisation de KUKA, cette approche aide Caracol à fournir des solutions évolutives et autonomes qui vont bien au-delà de la tête d'impression.

L'infrastructure de KUKA nous a permis d'accompagner nos clients dans le monde entier et de garantir la disponibilité des stocks grâce à des accords-cadres.

Francesco De Stefano, cofondateur et PDG - Caracol