10 innovations d'impression 3D de pointe révolutionnant la production automobile en 2021

Cet article a été mis à jour en mai 2021.

Le secteur automobile est sous une pression implacable pour livrer des véhicules plus performants tout en rationalisant simultanément la production, les chaînes d'approvisionnement et la logistique. La fabrication additive — communément appelée impression 3D — est apparue comme un allié puissant pour relever ces défis.

Au-delà du prototypage rapide, l'impression 3D est maintenant intégrale à la production d'outillage et, dans certains cas, à la fabrication de pièces d'utilisation finale. À mesure que la technologie mûrit, son impact sur la conception, la fabrication et les services après-vente des véhicules continue de croître.

Les dix exemples suivants illustrent comment les grands constructeurs et fournisseurs ont exploité l'impression 3D pour repousser les limites de l'innovation, de l'efficacité coût et de la personnalisation.

1. Sièges personnalisés imprimés en 3D de Porsche

Le dernier concept de siège de voiture de sport de Porsche marie architecture en treillis et polyuréthane imprimé en 3D pour créer des coussins légers et respirants. Le design offre trois options de fermeté — dur, moyen et doux — reflétant l'ajustement de siège personnalisé trouvé en course automobile.

Pendant la saison de course 2020, Porsche a produit 40 sièges prototypes pour les circuits européens, collectant des données réelles pour affiner les modèles finaux légaux pour la route prévus pour mi-2021. Les futures itérations visent à adapter la géométrie du siège au contour corporel de chaque client, un niveau de personnalisation réalisable uniquement par la fabrication additive.

2. Supports imprimés en 3D pour designs légers et riches en fonctionnalités

Traditionnellement, les supports étaient limités par les contraintes d'usinage conventionnel, mais l'impression 3D débloque des géométries complexes qui réduisent le poids et améliorent la performance. Rolls Royce a démontré cela avec un grand lot de supports optimisés pour la conception pour la fabrication additive (DfAM), certains arborant logos de marque, codes QR et identifiants de pièce uniques — tous intégrés pendant le processus d'impression.

Ces caractéristiques sont impossibles à ajouter avec les méthodes soustractives, soulignant la valeur de la fabrication numérique pour les pièces de petits lots, haute valeur.

3. Composants imprimés en 3D de Ford pour la Mustang Shelby GT500

Le Centre de Fabrication Avancée de Ford, établi il y a une décennie, intègre maintenant l'impression 3D tout au long de son cycle de développement produit. La Shelby GT500 2020 — une Mustang aérodynamiquement avancée — bénéficie de tests de conception virtuelle qui ont évalué plus de 500 concepts de refroidissement et aérodynamiques.

Les designs prometteurs ont été rapidement prototypés en utilisant l'impression 3D, incluant plus de dix variantes de wicker de splitter avant testées en parallèle. De plus, deux composants de frein structurels ont été produits avec la technologie Digital Light Synthesis (DLS) de Carbon et l'époxy EPX, respectant tous les standards de performance stricts de Ford.

Le leader technique FA de Ford, Harold Sears, note que la fabrication additive passera d'un outil de niche à une partie centrale de la production quotidienne.

4. Révolution de l'outillage imprimé en 3D chez Volkswagen Autoeuropa

Le pilote long terme de Volkswagen avec les imprimantes de bureau Ultimaker a évolué en une stratégie d'impression 3D à pleine échelle pour l'outillage. La production interne d'outillage a réduit les coûts de 90 % et coupé les délais de semaines à jours.

Par exemple, un badge de hayon qui nécessitait auparavant 35 jours et 400 € ne prend maintenant que quatre jours et 10 € à imprimer. En 2017, l'approche a économisé près de 325 000 € à Volkswagen tout en améliorant l'ergonomie et la satisfaction des opérateurs.

Les analystes de l'industrie prédisent un virage croissant vers les gabarits et fixations imprimés en 3D alors que plus d'OEM cherchent la flexibilité de production.

5. Écrous de roue imprimés en 3D pour roues antivol

L'initiative européenne de Ford lutte contre le vol de roues en imprimant en 3D des écrous de verrouillage uniques incorporant un motif dérivé d'onde sonore — semblable à une empreinte digitale — les rendant virtuellement impossibles à cloner.

En utilisant des imprimantes 3D EOS, chaque serrure est produite comme une seule pièce en acier inoxydable avec sa clé. Les côtes inégales et indentations profondes résultantes dissuadent les voleurs de faire des empreintes de cire précises.

Au-delà de la sécurité, cette approche démontre comment la fabrication additive permet des composants hautement personnalisés et fonctionnels à grande échelle.

6. Local Motors et XEV : Vers des véhicules entièrement imprimés en 3D

Local Motors, une startup basée en Arizona, a repoussé les limites avec le Strati 2014 et l'Olli 2016 — une navette électrique autonome. En tirant parti des plus grandes imprimantes 3D au monde, comme le BAAM d'ORNL et le LSAM de Thermwood, l'entreprise a produit la plupart des composants d'Olli en environ 10 heures.

XEV, un constructeur italien, utilise le FDM grand format pour construire un véhicule électrique à basse vitesse (LSEV) de 450 kg en quelques jours, réduisant les coûts de production de 70 %. Avec 2 000 imprimantes à extrusion en interne, XEV est prêt à monter en puissance rapidement.

Ces projets illustrent la faisabilité de la fabrication distribuée et de la personnalisation de masse par la fabrication additive.

7. Étendre la personnalisation avec l'impression 3D

Alors que les clients exigent des véhicules personnalisés, l'impression 3D offre un chemin rentable vers la personnalisation à faible volume. Le projet Copen 2016 de Daihatsu permet aux propriétaires de concevoir des panneaux de pare-chocs en plus de 15 motifs et 10 couleurs, imprimés en ASA par les machines Fortus de Stratasys.

Volkswagen explore le Metal Jet de HP pour des garnitures métalliques personnalisées, incluant hayons et porte-clés, potentiellement s'étendant aux composants structurels dans les trois prochaines années.

En éliminant le besoin d'outillage sur mesure, l'impression 3D réduit les délais et coûts de production pour pièces individualisées, permettant une application plus large au-delà de la garniture décorative.

8. Impression 3D en sport automobile : des modèles soufflerie aux pièces de jour de course

Les équipes de Formule 1 utilisent des répliques imprimées en 3D pour les tests en soufflerie, produisant des composants tels que ailes avant, conduits de frein et caches moteur avec les technologies SLA et SLS. Le délai rapide — jours au lieu de semaines — accélère les cycles de conception itératifs.

La Volkswagen Motorsport I.D. R Pikes Peak a utilisé l'impression 3D pour fabriquer 2 000 pièces pour son modèle soufflerie à 50 % d'échelle, permettant à la voiture record d'être construite dans les temps.

À mesure que la fabrication additive mûrit, on s'attend à ce qu'elle passe du prototype aux pièces de production, offrant aux équipes de course des gains de performance tangibles.

9. Pièces de rechange imprimées en 3D à la demande pour véhicules classiques

Porsche Classic produit maintenant des pièces de rechange rares, bas volume, à la demande en utilisant l'impression 3D métal et plastique. La fusion laser ou le frittage éliminent le besoin d'outillage obsolète, réduisant drastiquement les coûts de stockage et d'outillage.

D'autres fabricants — incluant Mercedes-Benz Trucks, Volkswagen et BMW — adoptent des stratégies similaires pour rationaliser l'inventaire et améliorer l'efficacité opérationnelle.

10. L'avenir des motos imprimées en 3D

Bien que les motos entièrement imprimées en 3D n'aient pas encore atteint la production de masse, plusieurs prototypes mettent en lumière le potentiel de la technologie. Le Light Rider d'APWORKS, dévoilé en 2016, utilise le Scalmalloy pour atteindre une réduction de poids de 30 %, tandis que le prototype NERA de BigRep démontre qu'une moto entière peut être imprimée en 12 semaines en utilisant un mélange de PLA, TPU et filaments d'ingénierie.

Ces projets soulignent les avantages de la fabrication additive — allègement, prototypage rapide, coûts de production réduits — bien que la viabilité commerciale reste un obstacle pour l'instant.

Piloter l'avenir de la production automobile

Ces dix études de cas ne font qu'effleurer le potentiel de la fabrication additive au sein de l'écosystème automobile. À mesure que les OEM reconnaissent l'avantage concurrentiel offert par l'impression 3D, son adoption se répandra à travers la conception, la production, l'assemblage et la gestion de la chaîne d'approvisionnement.

En fin de compte, la fabrication additive permettra des designs plus innovants, des modèles économiques flexibles et des véhicules qui livrent une performance et une durabilité supérieures.