L'impression 3D dans l'industrie automobile :faire progresser la conception et la production

Depuis les débuts de la fabrication additive, cette technologie suscite un intérêt de la part de l’industrie automobile. Le constructeur automobile américain Ford a acheté la troisième imprimante 3D jamais fabriquée en 1986, marquant le début d'une relation fructueuse et productive entre les segments de l'impression 3D et de l'automobile.

Depuis que Ford a adopté l'impression 3D, cette technologie a été adoptée par de nombreux constructeurs automobiles dans une certaine mesure. Les grands constructeurs automobiles ont expérimenté cette technologie pour constater son impact sur le développement de produits et les chaînes d'approvisionnement, tandis que les petites startups automobiles, telles que Divergent et Local Motors, ont trouvé que l'impression 3D était une partie essentielle de leur production.

Récemment, l’industrie automobile a commencé à passer d’applications principalement de prototypage pour la fabrication additive à la production finale. La nature flexible de la technologie et la grande liberté de conception ont permis aux constructeurs automobiles de concevoir des composants automobiles nouveaux et de pointe, de révolutionner leurs flux de production et de proposer des solutions de plus en plus personnalisées aux clients.

Avantages de l'impression 3D dans l'industrie automobile

La fabrication additive est un terme général désignant une série de processus permettant de fabriquer des pièces de manière additive plutôt que soustractive. Cela signifie essentiellement que les pièces sont construites couche par couche au lieu de retirer de la matière d'un bloc. Cette approche de la fabrication, ainsi que les nombreuses plates-formes associées à la technologie (y compris la stéréolithographie, la modélisation des dépôts fondus, le frittage sélectif par laser, etc.), offrent une gamme d'avantages uniques que les processus de fabrication plus traditionnels n'offrent pas.

Liberté de conception

Étant donné que les pièces sont construites couche par couche dans l'impression 3D, le processus ouvre des possibilités de liberté de conception sans précédent, ce qui à son tour crée des opportunités d'optimisation et d'allègement des pièces. Dans le secteur automobile, la capacité de réduire le poids d'un composant (et le poids total du véhicule) est essentielle pour tenter d'améliorer le rendement énergétique. L'impression 3D offre la possibilité de repenser et de créer des pièces automobiles intégrant des géométries internes complexes, réduisant ainsi le poids et l'utilisation de matériaux sans sacrifier la qualité.

Consolidation de pièces

Au-delà de la légèreté, la fabrication additive peut également permettre aux fabricants de reconcevoir et de consolider des pièces, en transformant des assemblages multi-composants en une seule pièce. Cette capacité peut contribuer à des structures de plus en plus légères et peut même améliorer les performances d’une pièce donnée. Dans le secteur automobile, la consolidation de pièces peut contribuer à rationaliser les processus de production et d'assemblage.

Personnalisation

Quand on pense à la production automobile, on pense souvent à la fabrication de masse :des lignes de production sophistiquées produisant des millions de pièces identiques avant de les assembler en voitures. Cependant, avec la prolifération de l’impression 3D, l’industrie automobile découvre désormais de nouveaux degrés de personnalisation des voitures à un coût viable. Pour les véhicules de faible volume ou spécialisés en particulier, il est désormais possible d'intégrer des équipements intérieurs personnalisés dans les voitures à un coût raisonnable. La marque automobile MINI, par exemple, permet aux clients de choisir parmi une gamme de pièces intérieures personnalisées imprimées en 3D.

Délai d'exécution rapide

L’impression 3D peut accélérer la production automobile de plusieurs manières. D’une part, au stade du prototypage, l’impression 3D peut être utilisée pour produire rapidement des pièces fonctionnelles à tester, permettant ainsi aux concepteurs et ingénieurs automobiles de déterminer rapidement si la conception d’un composant est viable. Au stade de la production, l'impression 3D est utilisée par les constructeurs automobiles pour un outillage rapide, ce qui entraîne une réduction des coûts.

Applications de prototypage et de pré-production pour l'impression 3D dans l'industrie automobile

Démonstrations de conception

Dans le processus de conception de nouvelles voitures, il est utile et souvent nécessaire de produire un prototype physique pour démontrer avec précision le concept derrière la voiture. Les technologies d’impression 3D, et en particulier les processus multicolores et multi-matériaux, peuvent permettre la production rapide de prototypes uniques ou de modèles à petite échelle illustrant l’esthétique et la structure de la voiture. Des phares aux composants intérieurs, l'impression 3D est de plus en plus utilisée par les constructeurs automobiles pour des démonstrations de conception réalistes.

Prototypes fonctionnels

Certains procédés d'impression 3D, notamment le FDM industriel et la fabrication additive métallique, sont également utilisés pour produire des prototypes fonctionnels lors de la phase de conception et de développement automobile. Les pièces imprimées en 3D peuvent être produites rapidement, testées et modifiées jusqu'à ce que la conception optimale soit obtenue.

Outillage

L’un des impacts les plus importants de l’impression 3D dans l’industrie automobile est sans doute la production d’outils, de gabarits et de fixations en phase de pré-production. La fabrication additive permet aux constructeurs automobiles de produire des outils à faible coût à la volée, en les utilisant pour des lots de production de petite ou moyenne taille ou pour valider des outils pour une production de masse.

Applications de production pour l'impression 3D dans l'industrie automobile

Pièces personnalisées

Comme mentionné ci-dessus, l’un des plus grands avantages de l’impression 3D dans le secteur automobile est la personnalisation. Contrairement au moulage par injection, où les coûts diminuent à mesure que le nombre de pièces produites augmente, le coût de l'impression 3D ne dépend pas du nombre de pièces fabriquées, ce qui la rend adaptée à l'impression de composants uniques et personnalisés. De même, grâce aux logiciels de conception et de personnalisation numériques, il est possible d'itérer rapidement des éléments intérieurs ou décoratifs personnalisés pour des véhicules de luxe ou des éditions spéciales.

Pièces de rechange

Une autre application de production importante de l’impression 3D dans le secteur automobile est la création de pièces de rechange ou de remplacement pour des véhicules rares ou anciens. Si une pièce est devenue obsolète, l’impression 3D permet aux spécialistes de l’automobile de procéder à une ingénierie inverse des composants et de les produire à la volée. L'année dernière, par exemple, Siemens Industrial Turbomachinery Ltd. a utilisé la numérisation et l'impression 3D pour remettre en état de marche une voiture vieille de 100 ans.

Composants sous le capot

Bien qu’il s’agisse encore d’un domaine de niche de l’impression 3D automobile, les opportunités d’impression de composants sous le capot augmentent à mesure que la technologie continue de progresser. À l’heure actuelle, des expériences sont en cours qui démontrent la viabilité de la fabrication additive pour de telles applications. Par exemple, Ford a récemment installé un collecteur d'admission à l'intérieur du véhicule de rallye « Hoonitruck » (la plus grande pièce métallique imprimée en 3D installée dans une voiture à ce jour), tandis que Divergent Technologies utilise également l'impression 3D métallique pour produire le châssis de sa supercar Blade.

Services d'impression RapidDirect3D

Chez RapidDirect, nous proposons une gamme de services d'impression 3D, notamment la modélisation par dépôt fondu (FDM), l'impression 3D PolyJet et le frittage laser sélectif, capables de répondre à un certain nombre d'applications automobiles. Grâce à une large gamme de matériaux, nos technologies d'impression 3D de pointe peuvent être utilisées pour produire des prototypes fonctionnels, des démonstrations de conception, des pièces personnalisées et bien plus encore.

Notre équipe d'experts travaille en étroite collaboration avec les clients pour garantir que les pièces sont non seulement imprimées en 3D et livrées à temps, mais également optimisées pour la production additive. Enfin, notre gamme de services de finition professionnelle fournit des produits et pièces imprimés en 3D avec une finition de haute qualité.