L’impression 3D en métal pour l'industrie automobile

À propos de l'industrie automobile

Etant l'un des secteurs industriels les plus importants qui fabriquent des pièces en métal, l'industrie automobile dépense chaque année des milliards pour produire des pièces métalliques utilisées tout au long du cycle de vie de la fabrication, depuis la phase de recherche et développement au prototypage, en passant par la production de masse et le service après-vente avec la production de pièces de rechange.

Grâce à sa capacité à répondre aux besoins des constructeurs à chaque étape de ce cycle de vie, l’impression 3D métal ouvre de nombreuses nouvelles opportunités aux constructeurs automobiles en leur permettant de fabriquer des voitures plus rapides, meilleures et plus efficaces que jamais.

Le défi

Les défis auxquels sont confrontés les constructeurs automobiles commencent par la phase de recherche et de développement qui est souvent longue – généralement entre trois et cinq ans - pour les nouveaux modèles. Ce long délai signifie que les fabricants doivent prendre des décisions en fonction de ce à quoi ils pensent que le marché ressemblera dans les années à venir.

Lorsque les véhicules entrent dans la production de masse, les constructeurs automobiles doivent assumer la tâche monumentale de préparer les lignes de fabrication pour produire des milliers de pièces. Ce processus implique l'outillage et la programmation de milliers de machines, le développement d'un large éventail de processus de fabrication et plus encore,

Mais cela ne se limite pas aux constructeurs automobiles. Des centaines de fournisseurs de niveau 1, 2 et 3 doivent également accélérer les lignes de production, tout en restant suffisamment flexibles pour faire face aux conceptions susceptibles de changer à tout moment et aux modifications spécifiques apportées pour répondre aux besoins des différents marchés.

Enfin, les voitures restent souvent sur la route pendant 20 ans ou plus, ce qui signifie que les fabricants doivent faire face à la tâche complexe et coûteuse de fournir des pièces de rechange pour ces véhicules. Beaucoup de ces pièces peuvent être si peu demandées que les fabricants ne peuvent pas justifier le coût de leur production, ce qui oblige les clients à fouiller dans les casses pour trouver des pièces rares ou acheter des pièces de tiers de mauvaise qualité.

La solution

En utilisant l'impression 3D métal, les ingénieurs peuvent réduire considérablement la durée trop longue dédiée à la recherche et au développement, ce qui accélère la mise sur le marché. En accélérant la recherche et le développement, les ingénieurs ont également plus de temps pour itérer et optimiser les conceptions, ce qui entraîne des améliorations en termes de rendement énergétique, de performances et d'économies globales.

Grâce à la capacité de produire rapidement des assemblages et des outillages personnalisés qui seraient autrement trop coûteux, la technologie additive permet aux fabricants d'optimiser facilement les lignes de production.

La technologie peut également rendre les lignes de production plus flexibles. Au fur et à mesure que des modifications de conception sont apportées, les fabricants peuvent être amenés à produire de nouvelles pièces pour des véhicules produits en petit nombre. Plutôt que de consacrer du temps et de l’argent à la création d'outils complexes ou d’accorder de longs délais aux fournisseurs tiers, les fabricants peuvent simplement imprimer les pièces et assurer le bon déroulement des lignes de fabrication.

Les pièces de rechange, en particulier celles qui étaient autrefois coulées, peuvent être facilement prises en charge par l'impression 3D en métal. Plutôt que de tenir un important stockage d'outillage pour la coulée de pièces par lots de quelques milliers, les fabricants peuvent répondre à des besoins de pièces plus faibles en les imprimant à la demande au fur et à mesure que les clients les commandent.

Accouplement pour verrouillage conique pour KillaCycle (Shop System)

Cette pièce est un accouplement pour verrouillage conique conçu pour une moto personnalisée haut de gamme.

Le Killacycle est une moto électrique conçue pour les courses de dragsters. En utilisant le Shop System, les ingénieurs ont pu se focaliser sur la fonction plutôt que sur la méthode de fabrication, ce qui leur a permis de choisir un design conique qui serait difficile à fabriquer via des méthodes traditionnelles.

Le Shop System a permis d’accélérer considérablement le délai de fabrication. Grâce à ceci, l'équipe a pu itérer rapidement la pièce.

Piston d'amortisseur (Studio)

Dans le système d’amortissement, ce piston est utilisé pour amortir les chocs sur des surfaces inégales.

Cette pièce présente des canaux internes complexes optimisés pour diriger le flux d'huile et fournir un bon niveau d'amortissement. Ces canaux internes ne peuvent être fabriqués via aucun autre procédé qu’avec la fabrication additive.

Grâce au Studio System, les ingénieurs ont pu produire rapidement un certain nombre de prototypes fonctionnels en acier inoxydable 17-4 avec des géométries subtilement différentes. Ils ont aussi pu tester les performances de chacun.

Cette capacité à créer plusieurs itérations de la pièce tout en réduisant à la fois le coût et le délai de développement a permis à l’équipe de définir la conception optimale du piston.

Une fois la conception finale définie, les pièces peuvent être produites en série à l'aide du Shop System.

Dispositif de frappe APG (Studio)

Ce dispositif est utilisé pour atteindre les seuils de tolérance critiques sur les pièces moulées par injection de métal (MIM).

Etant donné que l'impression 3D élimine les contraintes de conception associées à l'usinage CNC, des dispositifs comme celui-ci peuvent être fabriqués sur mesure pour les besoins particuliers de chaque application.

En réduisant considérablement le délai de production des pièces métalliques, APG a pu mettre cet outil en service en seulement trois jours, ce qui leur a permis de faire fonctionner rapidement les lignes de fabrication.

L'impression de ces pièces avec le Studio System élimine les délais de la CNC et libère l'atelier d'usinage pour des travaux plus critiques.

Boîtier de thermostat Mercedes (Studio)

Ce boîtier de thermostat fait partie du système de refroidissement d'un moteur d’une vieille Mercedes Benz.

A l’origine, il était moulé. Mais, à mesure que la demande de pièces de rechange diminuait, il a été abandonné et les pièces sont devenues difficiles à trouver.

Les tentatives de recréation de la pièce ont été bloquées par le fait que les moules et les outils utilisés pour la produire n'existent plus et que la géométrie est trop complexe pour l'usinage.

Cependant, en utilisant le Studio System, les fournisseurs de pièces de rechange ont pu rapidement reproduire des pièces rares comme ce boîtier, gardant ainsi les voitures anciennes sur la route.

Fourche de sélection de vitesse (Studio)

Les fourches de sélection de vitesse sont utilisées pour déplacer les synchroniseurs qui changent les vitesses dans une transmission manuelle pour assurer un bon engrènement. Cette fourche est à l'origine coulée en gros volumes, mais lorsque des pièces de rechange sont nécessaires pour des volumes plus faibles, le moulage n'est pas une méthode de fabrication appropriée en raison des coûts d'outillage très élevés et les longs délais de fabrication.

L'impression de cette pièce simplifie considérablement le processus de production des pièces de rechange. Il suffit de télécharger les fichiers, lancer l'impression et quelques jours plus tard, votre pièce de rechange est prête à être installée. Ceci réduit considérablement le délai de fabrication, la charge logistique et le coût des pièces.