MCT Engineering a mis en place l'impression 3D industrielle en interne pour améliorer le contrôle et la précision de la conception. Cet investissement réduit les coûts et accélère la production de composants en fibre de carbone pour les hypercars et la Formule 1.
Fondée en 1997, MCT Engineering a maintenu sa position à l'avant-garde de la fabrication britannique de fibre de carbone pendant près de trois décennies, travaillant avec des marques de premier plan telles qu'Aston Martin, BMW, Cosworth, JLR, McLaren et Mercedes Benz.
Spécialisée dans la production de composants composites et de pièces de carrosserie pour hypercars et véhicules de course de Formule 1, l'ingénierie de précision a été la clé de son succès.
MCT Engineering investit continuellement dans les meilleurs équipements de fabrication industrielle pour répondre aux besoins de ses clients en pièces haute performance, notamment les pièces composites du moteur Ilmor F1. L'entreprise possède désormais un parc de cinq autoclaves modernes et emploie plus d'une centaine de techniciens, d'opérateurs CAO et de concepteurs dans son siège social agrandi de Daventry, dans le Northamptonshire.
En 2019, MCT Engineering a commencé à travailler avec un fournisseur externe pour intégrer l'impression 3D industrielle dans la fabrication et l'assemblage de conduits de frein, de plénums de moteur, de panneaux de carrosserie, de pare-chocs, de réservoirs d'huile et de rétroviseurs pour véhicules hautes performances.
La recherche de performances supérieures
« Nous avons une culture d'amélioration continue et avons investi dans la numérisation laser 3D en 2023 », explique Gwyn Roberson, directeur de l'innovation et des perspectives chez MCT Engineering. « Nous souhaitions intégrer l'impression 3D en interne afin de mieux maîtriser la conception et d'élargir notre choix de matériaux. Nous avons commencé à étudier les imprimantes 3D industrielles afin d'explorer les matériaux imprimables et leurs performances par rapport à nos méthodes existantes. »
Résoudre les problèmes de rétrécissement
Avant d’investir dans sa propre machine, MCT Engineering a entrepris une période de recherche pour tester les capacités de différentes imprimantes 3D industrielles et matériaux.
Les composants de moteurs hautes performances doivent être assemblés de manière très spécifique, avec des tolérances très strictes. Felix Schwarz, ingénieur de production, explique qu'auparavant, pour l'assemblage de pièces de haute précision destinées aux moteurs d'hypercars, MCT fabriquait des gabarits et des montages pour garantir la précision. Cela impliquait d'enrober la pièce dans des composites à fibres par voie humide, de laisser durcir le bloc pendant une nuit, puis de retirer la pièce. MCT Engineering a alors commencé à étudier si des niveaux de précision identiques, voire supérieurs, pouvaient être obtenus grâce à un gabarit ou un montage imprimé en 3D.
Composant de moteur imprimé en 3D – PEEK CF avec supports SP5000
« Il y aura toujours un rétrécissement, mais nous étudions de nouveaux matériaux imprimables en 3D pour une meilleure homogénéité », explique M. Schwarz. « Nous avons expérimenté le PEEK renforcé de fibres, l'Ultem 1010, le nylon renforcé de fibres et d'autres filaments haute température. Il s'agit de connaître chaque matériau et son comportement. »
Le processus de sélection
Après avoir ciblé deux grands fabricants d'imprimantes 3D, Gwyn Roberson a rencontré le revendeur local lors d'un salon professionnel. Il a été impressionné par la qualité des composants imprimés avec l'imprimante 3D Intamsys Funmat Pro 610 HT. S'en est suivie une période d'essais intensifs pour tester la qualité de l'Intamsys Funmat Pro 610 HT, permettant à MCT Engineering d'en savoir plus sur la gamme de matériaux et de composés imprimables, ainsi que sur leurs propriétés thermiques.
« Même avec des imprimantes plus grandes, la précision peut diminuer, ce qui nécessite de réajuster le gabarit manuellement. Nous avons choisi la Funmat car elle est open source, ce qui nous permet de réduire le coût des matériaux. Elle offre également une précision supérieure à celle des autres imprimantes », explique M. Schwarz.
Bénéficier de nouveaux matériaux
Felix Schwarz explique que l'utilisation de l'imprimante 3D industrielle a permis à MCT Engineering d'offrir une expérience concrète à davantage de ses employés. L'Intamsys Funmat Pro 610 HT a également ouvert la voie à l'utilisation de nouveaux matériaux dans le processus de fabrication, capables de supporter des températures de durcissement beaucoup plus élevées. MCT Engineering a imprimé avec du PEEK renforcé de fibres, de l'Ultem 1010, du nylon renforcé de fibres et d'autres filaments haute température.
« Nous avons été surpris de découvrir que de nouveaux matériaux, comme le PEEK et l'Ultem, pouvaient être imprimés puis autoclavés à 130-150 °C. Cela nous a permis d'imprimer en 3D des structures extrêmement stables pour les gabarits, les moules et l'outillage en petite série », explique M. Schwarz. « De nombreux filaments haute température sont hygroscopiques, ce qui signifie qu'ils absorbent l'humidité atmosphérique et se ramollissent avec le temps, ce qui affecte la précision de l'ajustement. »
Acquérir une expertise en impression 3D industrielle
L'équipe de MCT Engineering a bénéficié d'une journée et demie de formation dispensée par le spécialiste local de l'impression 3D industrielle, qui a installé et configuré l'imprimante dans l'usine de Daventry.
Composant de moteur imprimé en 3D dans l'imprimante Intamsys Funmat Pro
« Nous avons bénéficié d'un soutien précieux de la part de notre intégrateur ; ils ont installé l'imprimante 3D, dispensé une formation spécialisée et nous ont aidés avec le logiciel Intamsys. On ne peut pas leur reprocher quoi que ce soit », s'enthousiasme M. Schwarz. « Au cours des 18 derniers mois, nous avons appris à comprendre le fonctionnement des nouveaux matériaux, leurs points forts et leurs limites, et même les solvants à utiliser pour nettoyer le plateau de l'imprimante afin que les pièces ne se décollent pas pendant l'impression. »
La formation spécialisée a été précieuse pour comprendre le comportement des matériaux haute température tout au long du processus d'impression. Nous avons rencontré des difficultés avec le PEEK renforcé de fibres, qui est probablement l'un des filaments haute température les plus difficiles à imprimer.
« MCT Engineering a franchi une nouvelle étape en abandonnant l'utilisation traditionnelle d'outillages de moulage usinés CNC en polymère et en métal. L'impression 3D industrielle offre une plus grande polyvalence dans les projets qu'elle peut réaliser, tout en réduisant les coûts et en accélérant la réalisation de nouveaux projets. »
Explorer de nouvelles méthodes de fabrication pour développer l'entreprise
Felix raconte que la phase de test de MCT a inclus un projet d'essai impliquant l'impression d'un noyau extractible pour les tuyaux et conduits en fibre de carbone, ce qui crée une surface interne lisse :
Nous avons été impressionnés par la possibilité d'utiliser l'imprimante 3D industrielle pour créer des composants creux, comme des conduits de frein, dont l'intérieur est lisse. Normalement, si la surface extérieure des composants en fibre de carbone est lisse, la surface intérieure peut être assez rugueuse. Grâce à l'impression 3D, nous obtenons des surfaces intérieures et extérieures lisses, idéales pour la circulation de l'air et le refroidissement. Nous espérons donc développer ce secteur d'activité.
Atteindre une qualité constamment élevée
Felix souligne que l'un des principaux avantages de l'impression 3D à partir d'un dessin CAO est que les employés de MCT Engineering peuvent produire des composants avec une précision constante et une qualité élevée. Il cite également l'avantage de pouvoir prototyper rapidement un composant selon le cahier des charges du client.
MCT a réalisé des gains de temps grâce à son investissement dans l'imprimante 3D industrielle Intamsys Funmat Pro. « Selon la pièce à fabriquer, le modelage, l'usinage et la production d'un composant en fibre de carbone peuvent prendre de 48 heures à une semaine avec les procédés de fabrication traditionnels. Une pièce standard peut être produite en 24 heures maximum, tandis qu'un moule plus petit peut être fabriqué et autoclavé en huit heures. À titre de comparaison, l'impression 3D d'une pièce prend de 12 à 24 heures, selon sa taille et la complexité de sa géométrie », affirme Felix Schwarz.
Gabarit imprimé en 3D en Ultem 1010 avec SP5080
La route à suivre
MCT Engineering a considérablement réduit le coût d'impression interne de pièces, auparavant sous-traitées à des prestataires spécialisés en impression 3D industrielle. L'investissement dans l'imprimante 3D Intamsys Funmat Pro 610 HT permet également à davantage de collaborateurs de MCT d'acquérir une expérience pratique et de garantir des composants de haute qualité constante pour les voitures de course et les hypercars produites dans l'usine de Daventry.
« Investir dans notre propre imprimante 3D industrielle, avec la formation et le support de notre intégrateur, permet de gagner du temps et permet à MCT Engineering d'imprimer des composants de manière plus économique et d'entreprendre une étude de réduction des risques sur de nouveaux projets, ce qui nous ouvre des opportunités de croissance pour notre activité », conclut Gwyn Roberson.
Ingénierie MCT
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