Volvo économise 18 semaines et 92% de coûts avec des prototypes imprimés 3D

« L’impression 3D rend possible la construction de maquettes de composants des engins. Ainsi, les équipes de la plate-forme et de fabrication peuvent donner un feedback à un stade précoce du processus de développement »
Jeff Hartman / Designer de produit, Volvo Construction Equipment

Volvo Construction Equipment (VCE) est l’un des plus grands fabricants d’engins de construction au monde. La large gamme de produits de la société comprend des poids lourds, des chargeuses, des pelleteuses, des engins compacts et des engins de chantier.

Les ingénieurs de Volvo ont récemment conçu un nouveau boîtier de pompe à eau pour ses poids lourds A25G et A30G. Ils ont utilisé la méthode de simulation pour optimiser le design des conduits d’évacuation dans le boîtier. Toutefois, ils ont eu besoin de construire un prototype pour effectuer des tests fonctionnels permettant de valider le nouveau design. Jusqu’à récemment, la société avait investi dans l’outillage. Les coûts d’outillage pour ce projet s’élèveraient aux environs de 9 090 $. Chaque pièce coûte approximativement 909 $. Le délai de production du prototype est de 20 semaines minimum.

Améliorer les gros engins

Les dirigeants de VCE ont chargé l’équipe d’ingénierie de réduire les coûts de développement et les délais des projets de gros engins de 36 à 24 mois. Les ingénieurs ont estimé que l’impression 3D professionnelle serait un bon repère pour déterminer si les pièces imprimées pourraient résister aux tests fonctionnels. Les prototypes du boîtier de la pompe à eau devaient être capables de résister à la chaleur et à la haute pression dans le compartiment du moteur. En guise de première étape vers la réalisation de cet objectif, la société a utilisé une imprimante 3D Objet Eden260V de Stratasys, issue de son site à Pennsylvanie, à Shippensburg.

Les ingénieurs de VCE ont imprimé 3D le boîtier dans du matériau transparent, appelé FullCure 720. Ils ont monté neuf inserts filetées dans le boîtier et l’ont scellé avec de la résine époxy et du durcisseur pour éviter les fuites. Ils ont fixé le dispositif sur une pompe à eau et ont installé l’ensemble sur un A30G. Les ingénieurs ont mesuré le débit d’eau et la pression de l’ancienne pompe à eau et de la pompe à eau avec le nouveau boîtier. Le boîtier nouvellement conçu a réussi aux tests.

Même si l’impression 3D du prototype a coûté 770 $ et a duré deux semaines seulement, de la phase de conception au développement, VCE a terminé ses tests beaucoup plus tôt qu’avec les méthodes traditionnelles. La société lance actuellement la production de la nouvelle pièce.

Les gains futurs

Ce projet a permis de démontrer la possibilité d’intégrer l’impression 3D dans le processus de développement des engins VCE. Chaque nouvelle génération d’engins requiert généralement 15 à 20 nouvelles pièces moulées en métal et 12 à 15 tubes profilés moulés. Des prototypes imprimés 3D peuvent être produits en environ 1/10è du temps requis pour produire des prototypes avec les méthodes de fabrication traditionnelles. Par conséquent, on bénéficie d’énormes économies de temps.

« L’impression 3D rend possible la construction de maquettes de composants des engins. Ainsi, les équipes de la plate-forme et de fabrication peuvent donner un feedback à un stade précoce du processus de développement », a déclaré Jeff Hartman, designer de produit chez VCE. « Cela réduirait les risques d’erreurs et le besoin de modifications à tous les stades du processus de développement. »

L’imprimante 3D professionnelle permet également de faire des économies considérables sur les coûts. L’outillage pour les prototypes métalliques coûte entre 4 500 $ et 18 000 $. Les prototypes imprimés 3D coûtent seulement 600 $ à 1 000 $. Bien que l’outillage du tube moulé coûte environ 600 $ et ses prototypes entre 60 $ et 90 $, les prototypes en métal et des tubes moulés peuvent être remplacés par des prototypes imprimés 3D qui coûtent entre 100 $ et 800 $. De nombreuses itérations de prototypes multiplient les économies sur les coûts.

« VCE cherche également à utiliser l’impression 3D pour produire des gabarits et des accessoires permettant d’augmenter l’efficacité du processus de fabrication et des pièces fabriquées numériquement. Ceci, afin de faire face aux exigences de la fabrication à faible volume d’une pièce », a conclu Hartman.