Prototyper pour des améliorer les performances d'une supercar

« Le développement de la Mono R nécessitait une ultime précision, ce à quoi les systèmes de fabrication additive industrielle de Stratasys se prêtent parfaitement. »

Ian Briggs, co-fondateur et directeur de la conception au sein de Briggs Automotive Company (BAC)

Briggs Automotive Company (BAC) accélère le développement de la supercar Mono R à l'aide de la fabrication additive Stratasys FDM

Basé à Liverpool, au Royaume-Uni, BAC est la société derrière le BAC Mono et la supercar Mono R récemment lancée. Pour BAC, la Mono R primée* est le summum de la conception, de l'ingénierie et de l'innovation - revendiquant un certain nombre de records et de premières mondiales qui en font une supercar vraiment révolutionnaire.

Pesant à peine 555 kg, la Mono R est la première voiture de série au monde à intégrer de la fibre de carbone enrichie en graphène dans chaque panneau de carrosserie. Pour répondre à des critères de performance ambitieux, sa forme légère devait assurer une expérience de conduite puriste aux conducteurs qui accordent une importance primordiale à la conception, à l'excellence en ingénierie et à la tenue de route.

Cependant, lors de la production d'un tel design, l'équipe a été confrontée à un défi important : travailler dans un délai strict. BAC devait dévoiler la voiture au Goodwood Festival of Speed. Mais, ce délai a été remis en cause par la nécessité de développer la boîte à air de la voiture.

Essentielle pour fournir un flux d'air au moteur et assurer des performances sur route, la boîte à air a une géométrie extrêmement complexe et unique - la pièce finale devant être entièrement produite en fibre de carbone. La conception finale de la boîte à air nécessitait un outillage pour moulage coûteux qui devait être usiné à partir d'une billette métallique solide, et le processus de production en fibre de carbone s'est avéré être un travail intensif. Ces exigences rigoureuses signifiaient que la production d'un prototype à l'aide des méthodes traditionnelles représentait pour l'équipe des obstacles énormes en termes de temps et de budget. Ces derniers seraient quasi impossibles à surmonter sans compromettre les performances et les fonctionnalités de la conception complexe de la boîte à air.

Réduire les délais de développement de conception

BAC a choisi la fabrication additive comme solution et a sollicité l'aide de Stratasys® et de son partenaire platine britannique, Tri Tech 3D. Grâce à l’imprimante 3D de production F900 ™ - l’imprimante 3D FDM® la plus rapide de Stratasys - l’équipe a produit la boîte à air bien plus rapidement qu’il ne l’aurait été possible en utilisant les méthodes de production traditionnelles. Elle a ensuite été montée sur la voiture pour des essais sur la piste afin d'évaluer la conception et les performances de la pièce.

« L'accès à une technique de fabrication additive rapide, efficace et de qualité industrielle a changé la donne dans ce processus de développement », a expliqué Ian Briggs, co-fondateur et directeur de la conception chez BAC. « En quelques heures, nous avons pu produire un prototype précis de la boîte à air imprimé en 3D et l'installer sur la voiture pour les tests. Cela nous a permis de réduire considérablement notre délai de conception à la fabrication. »

Pour Briggs et son équipe de conception, la fabrication d'un prototype utilisant les processus traditionnels dans le court délai prévu était tout simplement impossible.

« Le délai de production d'un prototype de la boîte à air en utilisant des méthodes d'usinage traditionnelles a dépassé deux semaines. S'il y avait des problèmes avec le prototype fabriqué, toutes les itérations de conception ajouteraient le double du temps requis. C'était un retard que nous ne pouvions tout simplement pas nous permettre », a-t-il expliqué.

Sous pression

Quoi qu’il en soit, ce ne sont pas seulement les délais d'exécution que l'équipe a dû prendre en considération. Les températures du moteur devant dépasser les 100ºC, le prototype devait résister à la haute pression de l'air entrant ainsi qu'aux charges mécaniques et thermiques extrêmes créées lors des tests.

Grâce aux matériaux de qualité technique disponibles sur le Stratasys F900, l'équipe a pu produire la boîte à air en matériau FDM® Nylon 12CF ™ - un thermoplastique renforcé de fibre de carbone qui peut supporter des températures de plus de 140ºC. Le nylon 12CF a offert à l'équipe de conception la possibilité de tester la conception complexe de la boîte à air dans un matériau qui reproduit fidèlement la réalité.

« L'accès au Nylon 12CF renforcé de fibre de carbone faisait partie intégrante de ce processus de développement. Le prototype était aussi proche des performances que si nous avions produit le prototype en plastique renforcé de fibre de carbone fabriqué à partir d'un moule. Il a également résisté aux tests sur piste avec facilité », a expliqué Briggs.

La Mono R est 20 mm moins élevée et 25 mm plus longue que son prédécesseur, ce qui signifie que chaque millimètre comptait. Pour tester efficacement la boîte à air, celle-ci devait s'adapter avec précision à la voiture - sans risque d'erreur - malgré sa géométrie grande et complexe. Cela a été facilité par les tolérances d'impression du F900. Ce dernier permet de produire des pièces avec une précision de 0,089 mm.

« La liberté de conception offerte par les imprimantes 3D industrielles de Stratasys était essentielle pour la boîte à air. Nous avons pu modifier la conception et n’avons pas eu à nous inquiéter que la version finale imprimée en 3D ne correspondait pas à la taille ou à la géométrie exacte dont nous avions besoin », a ajouté Briggs.

Pour continuer à innover dans le futur, l'équipe de BAC a aujourd’hui changé de mentalité en intégrant la conception via les capacités de la fabrication additive à l'esprit.

« Le développement de la Mono R nécessitait une précision ultime, ce à quoi la fabrication additive se prête parfaitement. Nous l'avons vu de nos propres yeux avec l'utilisation du système industriel de Stratasys dans la production de la boîte à air, et pour la première fois ses effets se sont fait sentir sur toute la voiture », a conclu Briggs.

* Lauréat de la catégorie Design & Innovation aux Northern Automotive Alliance Awards 2019, ayant démontré « une vision exceptionnelle du design et fourni des solutions uniques et innovantes ».