Révolutionner les pièces auto, ferroviaires et aéronautiques avec l'impression 3D

Le voyage commercial et la fabrication de véhicules sont aussi lourds et intensifs en usines que les industries peuvent l'être. Même la plus petite voiture est une entreprise massive avec des tonnes de composants, sans parler des avions massifs ou locomotives. Ces véhicules sont conçus pour opérer indéfiniment et sur de longues périodes (parfois des décennies).

Cela signifie aussi que beaucoup de ces véhicules et leurs composants s'endommagent au fil des ans, subissant une usure massive due aux passagers. Auparavant, les fabricants dépendaient d'usines lointaines pouvant produire une seule pièce, comme des housses de siège ou composants plastiques de mains courantes et poignées. Cela entraînait souvent de longs délais, coûts de transport et surenchère des prix côté fournisseur. Maintenant, l'impression 3D offre une solution bien plus économique à ce problème.

Fabrication globalement moins chère et multifonctionnelle

Figure 1 Image via Angel Trains

Quand il s'agit de grands véhicules avec de nombreux composants cassables, diverses organisations — de l'US Air Force aux compagnies ferroviaires britanniques — trouvent l'impression 3D une solution viable. Les pièces sont moins chères à produire en plastique, offrant aussi une personnalisation facile.

C'est particulièrement vrai pour les composants d'avions et trains hors production depuis des ans. Maintenir un stock pour certaines pièces peut être si coûteux que les fournisseurs cessent de les proposer. C'est surtout le cas pour les composants commandés peu fréquemment. Les clients finissent par stocker de gros inventaires ou faire appel à des fabricants tiers. La fabrication additive bouleverse rapidement ce modèle.

S'il est immensément difficile de trouver une usine de production et récupérer des copies de tels composants, les imprimantes 3D n'ont besoin que d'un modèle pour commencer. Ceux-ci peuvent être scannés ou même reproduits de zéro assez facilement. Un autre avantage : elles peuvent améliorer la pièce en rendant diverses sections plus légères et en utilisant moins de matériau que beaucoup de formes de fabrication traditionnelles.

Ce mode de production entraîne aussi souvent personnalisation et améliorations. Dans le cas d'Angel Trains et diverses compagnies ferroviaires britanniques, l'impression 3D a aussi permis aux fabricants d'ajouter des messages en braille sur des composants du train pour que les passagers aveugles puissent lire les instructions. Ce type d'amélioration permet aussi aux entreprises de personnaliser ces messages ou les modifier facilement et à bas coût quand nécessaire.

En imprimant simplement les poignées en 3D, les compagnies ferroviaires britanniques ont réussi à réduire les coûts significativement par rapport aux 15 000 £ habituels, tout en réduisant les délais de production de deux mois et demi à environ trois semaines. Les autorités ont aussi prédit que des économies de 50 % par pièce seront éventuellement atteignables grâce à la fabrication additive et au design pour impression 3D.

En plus de tout cela, l'impression 3D permet aussi la production de plusieurs types de composants différents tant que les modèles fonctionnent. Non seulement elles pouvaient produire des pièces pour sièges et tablettes passager mais aussi de petits éléments pour composants d'ingénierie, qui auraient normalement dû venir de machines et installations séparées. Cet aspect multifonctionnel permet aux entreprises de produire une gamme de pièces et d'outillages selon leurs besoins avec un seul dispositif et des matériaux moins chers.

Production à la demande

Figure 2 Bentley Blower

L'une des caractéristiques clés de l'impression 3D est sa capacité à permettre la production selon les délais de l'entreprise plutôt que du fabricant ou distributeur de pièces, sans besoin d'installation dédiée. Pour cette raison, la fabrication de pièces depuis longtemps hors production est très influente dans le monde de la rénovation automobile. Des entreprises comme Porsche exploitent cet aspect pour réduire les coûts de production de pièces de rechange, mais la production à la demande redonne aussi viabilité à la production en petite série d'automobiles classiques.

Bentley, par exemple, utilise l'impression 3D pour recréer entièrement d'anciens modèles de ses lignes classiques dans ce qui sera la première continuation d'une voiture de course d'avant-guerre. L'entreprise produira 12 exemplaires de leur classique automobile 1929 Bentley 4½-litre « Blower ». Les Blowers sont aussi actuellement parmi les Bentley les plus convoités par les collectionneurs, en faisant une attraction majeure pour les passionnés d'auto.

Des initiatives similaires ont permis à des rénovateurs de restaurer de vieilles voitures partout dans le monde, redonnant vie à des automobiles autrefois considérées impossibles à reproduire avec des renditions fidèles de leurs pièces classiques. Cela a été facilité par les avancées en numérisation 3D, modélisation et autres technologies.

Fabrication localisée

La cerise sur le gâteau : l'impression 3D permet la fabrication, la conception et l'amélioration en interne de tous ces composants. En plus de tous les autres avantages, cela signifie aussi que le prototypage et les tests sont accélérés et localisés au site désiré. C'est un atout majeur pour les fabricants d'avions.

En 2019, l'US Air Force a récemment certifié sa première pièce imprimée en 3D, qui s'est avérée être un couvercle de toilettes pour l'un de leurs avions. Considérant que beaucoup d'unités de leur flotte ont plus de dix ans, l'USAF se tourne vers l'impression 3D pour réduire drastiquement les délais et coûts de fabrication de pièces de rechange comme les couvercles de latrines. C'est particulièrement utile car beaucoup de ces avions sont hors production et la livraison de pièces de rechange peut prendre plus d'un an.

Avec l'impression 3D, non seulement ils n'ont pas à attendre un fournisseur, mais ils produisent aussi ces composants dans leurs propres installations. Particulièrement pour l'US Air Force, l'âge moyen de leurs avions est de 28 ans. Beaucoup d'usines ayant fait ces pièces ont disparu et les délais de livraison et production pour les existantes peuvent aller jusqu'à un an.

L'industrie aéronautique peut être dans une telle détresse pour les pièces de rechange que dans certains cas, les services de rénovation d'avions fouillent des avions mis au rebut pour ces composants. Cependant, avec l'aide de l'impression 3D, le temps d'acquisition de ces pièces est passé d'un an à 2 jours. Ces pièces sont maintenant produites en interne, avec des tests approfondis. L'USAF continuera d'appliquer l'impression 3D à d'autres produits à l'avenir.