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Des pièces FDM sur-mesure pour des voitures de la NASCAR

Des pièces FDM sur-mesure pour des voitures de la NASCAR


« Nous n’avons même pas fait une seconde réflexion sur l’usinage CNC. Il a été évident que FDM est la meilleure option pour nous »
Mark Bringle, Joe Gibbs Racing

Un défi réel

Joe Gibbs Racing (JGR), l’une des équipes les plus puissantes de la NASCAR, est constamment à la recherche de moyens pour accélérer les choses. Comme d’autres écuries, il utilise des conduits NACA pour maintenir les températures stables et réduire la force de résistance. Empruntées à l’industrie spatiale, ces pièces ressemblant curieusement à des bouteilles aspirant l’air pour réduire la résistance de la voiture. Les conduits NACA sont fréquemment utilisés chez NASCAR, mais JGR a trouvé les moyens de les rendre plus performants et plus rapides.

Chaque conduit NACA est réalisé sur-mesure selon les spécifications de JGR grâce à un processus de formage sous vide. Les pièces en plastique transparent sont ensuite coupées avec une machine à découpe au jet d’eau. Pour maintenir le conduit pendant le jet d’eau, il est imbriqué dans un dispositif sur-mesure produit avec une machine de fabrication additive Fortus, utilisant l'impression 3D FDM (impression par dépôt de fil).

Quand les conduits NACA ont été soumis pour la première fois au jet d’eau, l’équipe de JGR a dû revoir ses méthodes de fabrication des dispositifs. Il n’a pas fallu longtemps pour choisir le processus FDM. « Nous n’avons même pas fait une seconde réflexion sur l’usinage CNC. Il a été évident que FDM est la meilleure option pour nous », dit Mark Bringle, Directeur Technique chez JGR. « Un seul regard sur la pièce et nous avons su que cela demanderait trop de travail et de temps pour la mouler avec nos machines CNC. »

Le jour après l’adoption du processus, JGR avait déjà deux conduits en service, dit Bringle. « Après la réunion, notre designer l’a dessiné, et nous avons eu deux produits prêts le lendemain matin. Nous les avons retirés de l'imprimante 3D professionnelle Fortus, les ont montés sur une surface plate et ont commencé à tailler nos conduits NACA. A la sortie de la machine, les produits FDM ont fonctionné correctement. »

Pour faire deux conduits FDM, le délai de mise en œuvre a été inférieur à un jour, et le coût a seulement été de 525$. JGR a également noté que l’ensemble du processus a été achevé en seulement une heure de travail effectif, ce qui ne serait pas possible avec l’usinage.
Bringle estime que si JGR n’a eu d’autres options que d’usiner les accessoires, il aurait fallu plus de travail et plus de temps, dit-il. « Il aurait fallu une semaine pour les construire avec cette méthode, et il aurait fallu occuper un machiniste pendant plusieurs jours pour faire le travail. » Le coût estimatif de l’usinage des deux accessoires a été de 2 550$ - plus que quatre fois celui de la solution FDM. Bringle attribue une grande partie de cette dépense aux poches profondes du dispositif, ce qui le forcerait à être divisé en deux moitiés, usinées séparément, puis assemblées.

L’estimation pour les pièces machinées inclut également le temps et le travail nécessaires pour peaufiner les dispositifs afin de correspondre aux contours du conduit NACA. « Il n’y a aucun moyen de savoir si le dispositif sera bon ou pas jusqu’à ce que les deux moitiés soient réalisées, assemblées et testées en les montant sur le conduit NACA », dit Bringle. Si l’ajustement est faible, les dispositifs seront démontés et ré-usinés. Compte tenu de la tolérance ajoutée pour l’assemblage et celle pour les conduits NACA sous vide, les machinistes de JGR doivent laisser en stock du matériau supplémentaire pour les dispositifs. « Nous appelons cela sauter une dimension. Si nous les usinons aux dimensions initiales, il y a un risque qu’ils soient trop petits. Ce qui risque de ruiner le dispositif », dit Bringle.

Globalement, Bringle estime que la construction d’une seule pièce utilisée pour réaliser le dispositif FDM offre une meilleure précision. Avec l'impression 3D, les dispositifs sont réalisés directement à partir de données CAO qui reflètent exactement les contours du conduit NACA. « Vous obtenez exactement ce qui a été dans la conception. » Et ces dispositifs lui ont donné raison, car ils ont un ajustement parfait dès le premier essai.
 

Cela fait près de trois ans que JGR a utilisé les deux dispositifs, et ils sont toujours aussi robustes. De la première opération de détourage au jet d’eau du conduit NACA au dernier montage du conduit sur une voiture de course JGR, ces dispositifs sont la première et l’unique solution utilisée dans l’atelier de l’enseigne. Mais si l’un avait été perdu ou endommagé, Bringle ne serait pas trop inquiet, dit-il. « Si jamais nous avions besoin d’un remplacement, nous chargeons uniquement le fichier et créons un autre. Nous serions opérationnels à nouveau en moins d’une journée. »

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