Comment les prototypes d'impression 3D et d'usinage CNC rendent les voitures les plus rapides plus rapides

Le Hennessey Venom GT vient d'atteindre 270 MPH sur une piste. Le Koenigsegg One:1 pense que c'est mignon. Et c'est parce qu'il devrait pouvoir atteindre 280 MPH. Oh, et ça peut aller dans les coins comme un fou. Bienvenue au nouveau roi de la vitesse et aperçu rapide (sans jeu de mots) de la technologie utilisée pour que ces voitures battent de nouveaux records, l'usinage CNC.

Tout au long de l'histoire, notre espèce a développé une obsession innée pour la vitesse. Qu'il s'agisse d'autruches dans l'Antiquité, de chevaux ou de voitures plus récentes, les compétitions de course ont toujours encouragé les gens à innover et à acquérir un avantage concurrentiel sur leurs adversaires. Cela n'a fait que s'amplifier après la création des véhicules automobiles à la fin du 19 ^ème siècle. Les passionnés et les fabricants sont constamment poussés à innover et à développer des voitures plus rapides, et c'est là que l'usinage CNC et l'impression 3D entrent en jeu. Ces technologies de prototypage et de fabrication à faible rendement permettent aux fabricants de fabriquer des pièces automobiles plus légères et plus précises avec une meilleure aérodynamique, ce qui aide les voitures à atteindre de nouveaux objectifs. limites. Avant de nous plonger dans les voitures les plus rapides d'aujourd'hui, examinons la technologie à l'origine de toutes ces innovations.

La machine CNC et l'imprimante 3D

Les machines CNC ou à commande numérique par ordinateur sont des dispositifs électromécaniques qui peuvent créer des prototypes physiques précis de conceptions grâce à des programmes informatiques. La technologie a été développée pour la première fois dans les années 40 et 50. À l'époque, des codes écrits manuellement étaient nécessaires pour faire fonctionner ces machines. Mais depuis l'invention des ordinateurs, cette technologie a atteint de nouveaux horizons. Contrairement à son rival, l'impression 3D, l'usinage CNC est un processus soustractif. Cela signifie qu'il commence par un bloc du matériau préféré et coupe avec précision à travers et autour de celui-ci à l'aide de plusieurs têtes d'outils pour créer les prototypes 3D souhaités. Le code informatique utilisé pour cette technologie particulière s'appelle le G-Code. Sa précision se mesure au millième de pouce, ce qui est proche de la largeur d'une seule mèche de cheveux. Les machines CNC fonctionnent principalement avec des perceuses, des tours et des fraiseuses, ces dernières étant les plus utiles de toutes. Les fabricants peuvent utiliser une large gamme de matériaux pour l'usinage CNC en fonction de leur produit.

L'impression 3D ou fabrication additive est un processus de fabrication d'objets solides 3D à partir d'un fichier CAO numérique. La création d'un objet imprimé en 3D est réalisée à l'aide de procédés additifs. Dans un processus additif, un objet est créé en déposant des couches successives de matériau jusqu'à ce que l'objet soit finalement créé. Chacune de ces couches peut être vue comme une coupe horizontale finement tranchée de l'objet éventuel. L'impression 3D vous permet de produire des formes complexes (fonctionnelles) en utilisant moins de matière que les méthodes de fabrication traditionnelles.

Utilisation de l'usinage CNC et de l'impression 3D dans l'industrie automobile

Les machines CNC sont utilisées pour manipuler des matériaux comme l'acier et l'aluminium afin de fabriquer une variété de pièces automobiles comme les pistons de moteur, les disques de frein, les pièces de carrosserie, etc. avec une extrême précision. Les fabricants conçoivent généralement d'abord des prototypes à l'aide d'imprimantes 3D, puis les traitent dans la machine CNC via G-Code. Ces prototypes d'usinage CNC subissent ensuite des expérimentations avec différentes conceptions, permettant aux constructeurs de développer la meilleure conception pour la vitesse et l'efficacité maximales de leurs véhicules. La précision de la machine permet également de supprimer tout poids excessif et inutile, permettant aux voitures d'être plus légères et plus rapides.

Il y a des pièces et des composants d'une voiture comme une boîte de vitesses, un châssis ou l'essieu moteur qui sont si complexes dans leur conception qu'il peut devenir incroyablement difficile de traiter et de produire ces composants par un travail manuel. Grâce à l'usinage CNC et aux prototypes d'impression 3D, ces pièces peuvent être produites en une fraction du temps avec la plus grande efficacité, avec le codage approprié.

Les quatre phases de la production automobile ; l'emboutissage, le soudage, la peinture et l'assemblage peuvent tous être contrôlés et exploités par les machines-outils à commande numérique, au point où l'intervention humaine n'est pas du tout nécessaire. Cela peut être observé dans la nouvelle usine Tesla où ils se sont appuyés presque entièrement sur l'automatisation, quelles que soient les critiques du public.

Les marques de voitures de sport haut de gamme comme Bugatti, Pagani et Ferrari dépendent du moindre changement pour atteindre la référence souhaitée. Le poids des composants et l'aérodynamisme d'un véhicule jouent un grand rôle dans l'atteinte de ces critères. C'est là que l'usinage CNC devient extrêmement utile ainsi que l'utilisation de fibre de carbone ultra légère. La précision impeccable de ces machines rend possibles les conceptions complexes de ces voitures de sport, créant les voitures les plus rapides qui hypnotisent le monde.

Le nouveau modèle de CNC, qui peut fonctionner sur 5 axes différents, accélère la production au-delà de toute autre chose. Ces innovations peuvent résoudre les problèmes auxquels les entreprises comme Tesla sont actuellement confrontées avec leur limite de production, l'offre étant relativement rare par rapport à la demande.

Il est courant pour les grandes entreprises de s'appuyer sur l'usinage CNC pour leur fabrication et d'éliminer toute possibilité d'erreur humaine dans le processus. Porsche a même fait un effort supplémentaire pour concevoir sa 911 Spyder entièrement avec la CAO (conception assistée par ordinateur), une forme d'usinage CNC.

Même si les machines CNC existent depuis des décennies, elles sont encore assez chères, de sorte que les petits fabricants ne peuvent pas toujours compter sur elles et c'est là que les imprimantes 3D sont devenues utiles. La machine CNC utilise une gamme de têtes d'outils pour exécuter une multitude de tâches, ce qui peut supporter des coûts énormes. Mais la précision et l'efficacité des machines CNC sont incomparables à toute autre alternative. Voyons comment les machines CNC et la technologie d'impression 3D ont contribué à créer la voiture la plus rapide sur la route aujourd'hui.

Les Agera R et Agera S de Koenigsegg ne sont pas ce que vous appelleriez des voitures apprivoisées et ennuyeuses, car elles développent plus de 1 000 chevaux et sont très légères. Il y a quelques années, leur chef d'équipe de production, Christian, a entendu des rumeurs sur ce qui venait de Porsche, Ferrari et McLaren. Il voulait être préparé avec quelque chose qui pourrait les affronter.

Le Koenigsegg One:1 a 1 360 chevaux à 7 500 tr/min (8 250 lignes rouges) et 1 000 NM (737 lb-pi) de couple de 3 000 à 7 500 tr/min à partir d'une version révisée du V8 turbocompressé de 5,0 litres de Koenigsegg. C'est beaucoup, comme une somme folle.

Christian dit qu'ils aiment appeler la One:1 la première « méga voiture » au monde. Non pas parce qu'il ne correspond pas à une classe, mais parce que 1 360 chevaux équivaut à 1 mégawatt. Il pourrait produire plus de puissance avec plus de boost, mais ils voulaient atteindre un équilibre qui équivalait à plus de maniabilité et de réponse. L'objectif de Christian était un moteur qui tournait à plein régime autour de 2 500 tr/min, un turbo boost plus élevé aurait retardé cela jusqu'à 4 000 tr/min. La courbe de couple sur le One:1 est tout simplement fascinante. Ce n'est pas totalement plat, mais c'est sacrément proche.

Il utilise également un nouveau turbocompresseur à géométrie variable avec quelque chose que vous n'entendez pas tous les jours :les composants internes sont imprimés en 3D. Cela les a aidés à obtenir la forme qu'ils souhaitaient et à réduire leur poids.

En plus des composants internes du turbocompresseur, l'impression 3D est utilisée sur l'embout d'échappement.

Une plate-forme comme https://www.3dnatives.com est la principale source pour tout ce qui concerne l'impression 3D et la fabrication additive, à partir de là, vous pouvez en savoir plus sur l'impression 3D.

En fait, cet embout d'échappement est le plus grand morceau de titane imprimé en 3D jamais construit. Il faut en fait trois jours entiers pour produire. Ce serait incroyablement inefficace pour une voiture produite en série, mais cela fonctionne en fait en faveur d'un fabricant sur mesure comme Koenigsegg. Au lieu de traiter avec des fournisseurs coûteux qui sont trop complexes pour obtenir seulement six pièces, l'impression 3D leur permet de contrôler leur flux de travail.

À l'extérieur, la monocoque ressemble à celle de l'Agera, mais le One:1 utilise un tout nouveau tissage de fibre de carbone qui pourrait être jusqu'à 40 % plus léger que le tissage utilisé dans l'Agera. En fait, cette nouvelle génération de fibre de carbone est la même que celle que vous voyez sur les nouvelles voitures de F1. La fibre de carbone est légère comme une plume et change vraiment la donne dans ces voitures ultra rapides.

Maintenant, accrochez-vous à votre siège, car c'est ici que Koenigsegg entre dans des eaux inexplorées. Pour la première fois, la petite entreprise d'Angelholm utilise l'aérodynamique active. Sur le dessous de la face avant, des découpes sont ajoutées à la fibre de carbone pour l'affaiblir. Ensuite, il y a des actionneurs hydrauliques qui sont en fait utilisés pour plier la fibre de carbone et diriger l'air à travers le corps et à travers le capot. Lorsque la voiture est en mode vitesse maximale, les volets sont fermés pour réduire l'appui et la rendre aussi furtive que possible.

Passez la fibre de carbone, s'il vous plaît. Tout, oui, tout est en fibre de carbone. Les sièges, les roues, la carrosserie, la cellule de sécurité monocoque, même les pare-soleil sont en fibre de carbone, ce qui, selon Christian, leur a permis d'économiser environ 100 grammes chacun. Le fait est que cela peut sembler peu, mais chaque petit geste compte ici.

C'est ainsi que le One:1 pèse 1 360 kilogrammes. Et ce n'est pas du poids sec. C'est avec un demi-réservoir d'essence et tous les autres liquides pleins. Vraiment un exploit incroyable.

La Koenigsegg 1, cependant, a été reprise l'année dernière alors que Bugatti a récupéré son titre de voiture la plus rapide avec le lancement de sa Chiron. Pour voir ce bébé voler, regardez cette vidéo des dix voitures les plus rapides fabriquées https://www.youtube.com/watch?v=73V0Y1HL6G8.

Je parierais sur le fait que Christian et son équipe reviendraient en pole position au cours de l'année prochaine et que l'usinage CNC serait derrière.