3/03/23
Les technologies d’impression 3D ont ouvert une vaste gamme d’applications dans le secteur automobile, modifiant le flux de travail des grands constructeurs, des petits ateliers et des amateurs. L’utilisation d’imprimantes 3D pendant les travaux sur les véhicules à moteur signifie une plus grande liberté de conception, une réduction des coûts de fabrication et une amélioration globale de la production. Voyons maintenant de plus près comment vous pouvez organiser une installation d’impression 3D pour obtenir des résultats similaires et, en même temps, résoudre certains des problèmes les plus courants dans ce secteur.
Selon la tâche effectuée, qu’il s’agisse de développer un véhicule entièrement nouveau, de fabriquer des pièces sur mesure à la demande ou de rénover des voitures classiques, l’impression 3D est une solution fiable à plusieurs égards. Tout d’abord, elle facilite les étapes de prototypage où chaque itération peut être redessinée de manière flexible si nécessaire et imprimée en 3D pour une évaluation avant production. Cela peut concerner une variété de composants automobiles dans le châssis, l’intérieur ou le moteur. De même, l’impression 3D est une méthode rentable utilisée pour restaurer ou personnaliser des véhicules selon des besoins spécifiques. Dans les projets de mise au point de voitures, les impressions 3D peuvent remplacer des pièces endommagées et usées, ainsi que des composants trop chers ou qui ne sont plus disponibles sur le marché. On peut donc trouver des pièces imprimées en 3D dans l’habitacle, le tableau de bord, la carrosserie et même sous le capot des voitures.
Imprimante 3D Zortrax M300 Plus dans un atelier automobile.
Imprimante 3D Zortrax M200 Plus dans un atelier automobile.
Grâce à l’impression 3D, les petits ateliers, qui traitent principalement les commandes des clients, peuvent rapidement recréer des pièces de voiture/moto en utilisant la rétro-ingénierie. En choisissant le bon matériau, un petit atelier peut réaliser des pièces présentant les propriétés et les géométries requises par le client. Des projets plus avancés peuvent encore être réalisés par le biais de la sous-traitance, où des pièces personnalisées peuvent être imprimées en 3D avec des polymères plus avancés, tels que ceux contenant de la poudre métallique.
Un petit atelier automobile peut bénéficier d’une configuration d’impression 3D simple. Pour produire des pièces personnalisées indisponibles ou uniques, la configuration peut inclure des imprimantes 3D Zortrax M300 Plus ou Zortrax M300 Dual. Ces deux machines prennent en charge l’impression 3D à grande échelle avec les filaments les plus courants, tels que l’ABS, le HIPS, le PETG ou le NYLON. L’ABS et le HIPS conviennent mieux aux prototypes économiques, aux cadres, aux pièces de tableaux de bord ou aux éléments décoratifs. Le PETG et le NYLON, quant à eux, peuvent être utilisés pour imprimer en 3D des pièces qui nécessitent un peu plus de durabilité et de résistance aux températures et aux produits chimiques.
Un prototype de pédale d’accélérateur imprimé en 3D dans Zortrax M300 Plus avec Z-NYLON.
Une roue avant de scooter imprimée en 3D sur l’imprimante 3D Zortrax M300 Plus
Prototypes imprimés en 3D d’un cadre de compteur de vitesse pour une moto.
De plus, l’imprimante 3D Zortrax M300 Dual permet à un atelier automobile d’opter pour des filaments encore plus techniques. Les matériaux BASF Ultrafuse® PP GF30 et BASF Ultrafuse® PAHT CF15 sont renforcés par des fibres de verre (PPGF 30) et des microfibres de carbone (PAHT CF15), ce qui les rend parfaitement adaptés aux prototypes testés dans des conditions difficiles ou aux pièces d’utilisation finale travaillant dans des environnements défavorables proches de la chaleur, des rayons UV ou des produits chimiques. Les deux machines peuvent, en fait, imprimer en 3D avec une large gamme de filaments et vous pouvez ajuster librement les paramètres d’impression dans Z-SUITE, le logiciel gratuit qui accompagne chaque imprimante Zortrax.
Pour les grands constructeurs automobiles, les technologies de fabrication additive peuvent couvrir presque toutes les étapes du développement des produits. La majorité des installations automobiles, des studios de conception aux centres de R&D du monde entier, utilisent des équipements d’impression 3D au quotidien.
Avant qu’un nouveau véhicule n’atteigne le niveau de production, une configuration matérielle de base, composée de Zortrax M300 Plus ou M300 Dual, permet aux équipes d’ingénieurs de tester rapidement l’ergonomie, les propriétés mécaniques ou les performances des composants du moteur, des structures de suspension, du châssis ou des éléments du tableau de bord. L’équipe de conception peut mettre en œuvre ses idées et tester plusieurs itérations avant que le projet final ne soit validé et affiné. Avec le trancheur Z-SUITE, qui laisse beaucoup de place pour adapter les paramètres à un projet spécifique, la phase de prototypage poussé est encore améliorée. Nous avons abordé l’importance de l’impression 3D pendant le développement d’un nouveau véhicule dans l’article : Pourquoi les concepteurs de voitures modernes utilisent des imprimantes 3D.
Les imprimantes 3D Zortrax M300 Plus en service chez un grand constructeur automobile
Pendant le travail en cours dans une usine automobile, les mêmes machines peuvent produire des outils personnalisés, tels que des gabarits de positionnement, des joints et des couvercles, nécessaires dans des processus de fabrication très spécifiques sur les lignes de production. Un très bon exemple de la manière dont ces outils améliorent le travail d’assemblage des moteurs de voiture au quotidien est l’usine Toyota en Pologne, dont nous avons parlé dans l’article : Comment l’usine Toyota fonctionne avec les imprimantes 3D Zortrax. Les ingénieurs sont en mesure d’apporter les ajustements nécessaires à la conception des pièces imprimées en 3D sans avoir à construire des moules spécialisés ou à confier ce travail à une société externe.
Couvercle de levier de soupape de moteur imprimé en 3D, conçu sur mesure pour une chaîne de montage dans l’usine Toyota en Pologne.
En outre, l’introduction d’imprimantes 3D dans une usine de fabrication est un moyen de répondre de manière flexible aux problèmes qui ne peuvent être prévus à l’avance. De nouveaux outils ou des couvertures spéciales peuvent être conçus et imprimés en 3D sur place. De plus, certaines procédures de post-traitement permettent de prolonger la durée de vie de ces outils imprimés en 3D. À cet effet, ils peuvent être lissés dans le dispositif Zortrax Apoller et ainsi devenir étanches et moins sujets aux dommages. Tout cela permet à l’usine de maintenir le flux de travail et la vitesse de fabrication, tout en conservant des coûts d’exploitation relativement bas.
En ajoutant l’imprimante 3D Zortrax Endureal au parc de machines d’une usine automobile, la même flexibilité de l’impression 3D peut être maintenue lorsque l’on travaille sur des pièces de haute performance avec des applications plus exigeantes. L’Endureal peut produire des supports résistants aux chocs, des engrenages à usage intensif, des composants fonctionnant avec des fluides automobiles ou des pièces destinées à fonctionner dans des zones présentant des risques élevés d’incendie.
Un exemple de configuration d’impression 3D dans une usine automobile, composée d’imprimantes 3D de bureau – Zortrax M300 Plus et M300 Dual, et d’une imprimante 3D industrielle – Zortrax Endureal.
Après le prototypage avec des filaments plus économiques, les pièces cibles peuvent être fabriquées à partir de matériaux d’ingénierie haut de gamme, tels que le Z-PEEK, le Z-PEI 9085, le VICTREX AM™ 200, et des filaments de poudre métallique qui peuvent être transformés en acier pleinement fonctionnel – BASF Ultrafuse® 316L et BASF Ultrafuse® 17-4 PH.
Pièce métallique imprimée en 3D pendant le polissage standard.
Une housse imprimée en 3D avec le filament métallique BASF Ultrafuse 17-4 PH.
Un prototype de rotor de turbine imprimé en 3D sur Zortrax Endureal à l’aide du filament métallique Ultrafuse 316L de BASF.
Une pièce en acier imprimée en 3D avec un filament métallique pour l’industrie automobile.
Un autre groupe de pièces pouvant être incorporées sur les chaînes de montage pour effectuer des tâches spécifiques dans l’automobile peut être produit avec des résines photopolymères sur une imprimante 3D UV LCD. Zortrax Inkspire 2 travaille avec une variété de résines ayant des propriétés différentes telles que la transparence ou la flexibilité. Il est possible d’imprimer en 3D, par exemple, des couvercles transparents très précis qui font office de protection et qui, dans le même temps, offrent aux ingénieurs une vue claire de l’intérieur d’un composant.
L’installation d’impression 3D peut être gérée par le service de maintenance de l’usine et fournir des composants pour plusieurs postes de travail. Même si l’usine automobile est généralement un grand espace, ses employés peuvent gérer les processus d’impression 3D depuis n’importe quel endroit de l’installation grâce à Zortrax inCloud. Il s’agit d’un système basé sur un nuage qui donne au personnel l’accès aux imprimantes 3D et la possibilité de lancer le processus d’impression à distance. Lorsque les superviseurs de la chaîne de montage remarquent qu’un gabarit ou un couvercle crucial imprimé en 3D risque d’être bientôt usé, ils peuvent choisir le fichier approprié dans le dossier en ligne et envoyer une commande à l’imprimante pour lancer la production. Une ferme d’impression 3D comprenant quelques machines de bureau et industrielles permet aux ingénieurs de fabriquer de manière indépendante des éléments qui devraient être externalisés et, par conséquent, de suspendre la production.
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