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Le secteur de l'automobile : quoi de nouveau?

Comme on le sait bien l’impression 3D touche tous les domaines. Revenons sur le domaine de l’automobile. 

 

 

La Blade de DM 

Si ce n’est pas la toute première voiture à avoir été fabriquée avec une imprimante 3D, la Blade de l’entreprise américaine, Divergent Microfactories, peut au moins être fière de porter le titre du fabriquant de la première supercar de l’histoire, réalisée grâce à l’impression 3D.  

Début 2015, l’entreprise Local Motors, localisée en Arizona, avait surpris beaucoup de monde en créant la toute première voiture réalisée par l’intermédiaire d’une imprimante 3D : la Strati. Souvenez-vous de ce petit buggy animé par un moteur de 430 ch ! Nous voilà aujourd’hui avec une autre entreprise américaine, Divergent Microfactories (Aussi appelée « DM »). Cette dernière a présenté cette semaine la toute première supercar également conçue par une imprimante 3D ; appelée la « Blade ».  

Sportive et écologique, la Blade est mise en mouvement par un 2.0 turbo carburant à la fois à l’essence et  au gaz naturel. Ce petit bijoux de l’automobile, faite principalement d’aluminium et de fibre de carbone, pèse 635 kg pour 700 ch. La Blade est censée réaliser l’exercice du 0 à 100 km/h en à peine 2.2 secondes, soit tout proche d’une Bugatti Veyron (Supercar connue comme l’une des voitures les plus rapides du monde grâce à sa puissance qui est de 1001 ch, rien que ça. Cette petite merveille passe de 0 à 100 km/h en 2.7s). Autant dire que la Blade risque de faire un peu d’ombre à nos marques bien connues telles que Ferrari, Bugatti, McLaren ou encore Koenigsegg. 

Le concepteur de la Blade et PDG du groupe, Kevin CZINGER, explique que le véritable tour de force reste toutefois, plus que ses performances surréalistes, son mode de fabrication révolutionnaire et des plus écologiques : « La société a fait de grandes avancées dans la prise de conscience et l’adoption de véhicules plus propres et plus écologiques. Le problème, c’est que même si ces voitures existent déjà, leur conception même est tout sauf respectueuse de l’environnement ». Selon lui, fabriquer une voiture avec une imprimante 3D, c’est limiter le gaspillage des matières fossiles qu’une production à l’usine impose généralement. De ce fait, la DM Blade serait selon lui bien plus écologique qu’une Toyota Prius produite à la chaine. 

Le châssis de cette voiture a ainsi été imprimé en 3D en une multitude de pièces d’aluminium ensuite emboitées les unes aux autres, ce qui a comme conséquence de gagner en poids et donc en performance. En théorie, la société serait capable d’assembler près de 10.000 châssis de la sorte par an et est à la recherche de partenariat pour permettre le développement du projet. 

DM explique vouloir vendre quelques modèles de Blade prochainement : les véhicules seront conçus dans sa propre « micro-usine ». L’entreprise espère attirer les regards et lever des fonds pour développer son activité, en proposant à de « petites équipe d’entrepreneurs à travers le monde de mettre en place leurs propres micro-usines pour construire leurs propres voitures, et éventuellement d’autres structures complexes. Ces micro-usines rendront l’innovation abordable tout en réduisant les impacts sanitaires et environnementaux de la fabrication traditionnelle. » Au final, la boîte cherche un investissement de 10 millions de dollars afin d’améliorer la technologie et son prototype.  

 

La 3D dans la F1 

La Formule 1 est une industrie de pointe, faisant souvent face à de nombreux changements réglementaires. Ces changements obligent les écuries é modifier les voitures régulièrement afin de s’y soumettre, et de conserver des performances optimales malgré les nouvelles contraintes.  

Les écuries ont rapidement fait appel à l’impression 3D pour améliorer ses processus d’innovation, tel que l’écurie Caterham dans le cadre d’un partenariat avec 3D Systems. Elle s’est ensuite équipée de deux machines d’impression 3D en propre, qui lui permettent de fabriquer 800 à 900 prototypes de pièces par mois, raccourcissant ainsi les délais d’innovation en réalisant qui plus est une économie totale estimée à 50.000€ par mois. Les pièces créées sont en titane et en aluminium. Par exemple, pour les pièces de carrosserie, les prototypes sont imprimés à 60% de leur taille réelle. Des tests en soufflerie sont ensuite réalisées sur ces prototypes, permettant d’en valider ou d’en modifier le design. Si elle est nécessaire, l’itération est alors très rapide.  

Caterham n’est pas la seule écurie à faire appel à l’impression 3D, on peut compter également Mercedes, Force India, RedBull et bien d’autres. Cette technique a fait ses preuves dans la fabrication de protoypes et comme accélérateur de l’innovation. La 3D peut ainsi permettre un rééquilibrage des forces dans le monde de la F1 sachant qu’elle rend plus accessible les travaux de recherche et développement. L’impression 3D est donc une réelle opportunité pour ce secteur en constant course à l’innovation. 

Lotus F1 ne fait pas exception à la règle et entretient déjà un impressionnant parc d’imprimantes 3D haut de gamme. Aujourd’hui l’écurie de F1 passe à l’étape suivante : imprimer des pièces pour disputer des courses. Boeing, partenaire de l’équipe depuis plusieurs années, lui apporte une nouvelle technologie d’impression 3D qui va permettre à Lotus F1 d’imprimer les pièces en carbone. La réalisation de pièces carbone est, dans les écurie de F1 une véritable sciences où de vrais artisans positionnent les fibres en fonction de la résistance demandée par les pièces. Un positionnement capital dans la résistance mécanique des pièces produites, les fibres de carbone étant un matériaux anisotrope, c’est à dire dont la résistance varie selon l’orientation des fibres.

Un travail qui nécessite beaucoup de main d’œuvre et surtout des délais de fabrication rédhibitoires dans l’univers de la F1 où il faut pouvoir tester sur la piste de nouvelles pièces à chaque week-end de grand prix.

Le secteur aéronautique, lui aussi très friand de fibres carbone, a des contraintes différentes. Les cycles de production sont plus long, mais l’aspect automatisation a été beaucoup plus poussé, avec notamment la conception de robots pour poser les fibres. 

 

Le design et la conception au service de la 3D 

Dans tous les salons automobiles de la planète, il y a toujours un ou deux stands qui se démarquent des autres. Au premier coup d’œil, il est permis de croire qu’un petit malin a décoré ce coupé sport avec du crémage à gâteau, s’amusant à tracer des volutes un peu partout sur la carrosserie. Mais un examen plus détaillé a permis de découvrir que ces « décorations » étaient en plastiques et collées un peu partout sur la voiture dont la carrosserie avait été préalablement recouverte d’une épaisse couche de peinture rouge. Cette couleur a surement été choisie par le créateur pour mettre ses « œuvres » en évidence. 

Ce créateur étant Ioan Florea, un artiste d’origine roumaine vivant à Chicago. Il utilise des imprimante 3D pour créer des éléments décoratifs sous forme d’étoiles, de volutes, d’hélices et toutes sortes d’autres motifs qu’il applique par la suite sur la voiture. Il faut avouer que même si l’utilisation de l’imprimante 3D rend ce design très intéressant et original, mais il reste néanmoins « TROP » original. 

Quoi qu’il en soit, sa création a le mérite d’être hors norme à défaut d’émouvoir les gens par son esthétique. Il faut ajouter en terminant que Ioan Florea ne se contente pas de seuleéent décorer les voitures de ses créations ; il a également orné une Ford Torino par le passé, et il emploi aussi cette technique pour réaliser des œuvres autonomes.  

 

Les ingénieurs automobiles aussi s’intéressent à la 3D, plus spécialement aux structures bio-inspirées. Engagés dans une course à la réduction du poids de leurs voitures afin d’abaisser leur consommation, les constructeurs automobiles vont peut-être avoir recours à des structures bio-inspirées. C’est en tout cas le pari de EDAG Engineering AG. L’allemand, qui travaille pour tous les grands constructeurs automobile, dont BMW, Daimler, Ford, PSA, Renault ou… Bugatti (Encore eux !), a présenté son concept car « EDAG Light Cocoon » lors du salon de Genève 2015, au mois de mars. Sa structure s’inspire ouvertement de celle d’une feuille d’arbre, et sa surface est réalisé d’un matériau aussi léger que du papier à cigarette. Serait-ce le futur de l’automobile ?  

Les structures bio-inspirées ou bioniques vont révolutionner l’ingénierie dans les années à venir. Aéronautique, BTP et aujourd’hui automobile, de nombreux secteurs s’y intéressent. La montée en puissance progressive de l’impression 3D dans l’industrie va faire voler en éclat la façon dont on fabrique de nombreux produits. La façon dont on les conçoit aussi.  

EDAG avec son concept car baptisé Light Cocoon la également démontré lors du Salon de Genève. La structure est entoilée par un tissus waterproof dont la densité ne dépasse par 19 g/m2, soit l’équivalent du papier à cigarette le plus fin. 

 

 

Et pour nos voitures ? 

La 3D ne touche pas que les gros secteurs de l’automobile, elle touche aussi les voitures qu’on utilise tous les jours. Selon les analystes de SmarTech, l’industrie automobile est arrivée à son point d’inflexion qui marque le décollage de ce marché de l’impression 3D dans l’automobile. Un marché qui devrait atteindre 1,1 milliard de dollars avant la fin de la décennie. 

Selon l’étude publiée par SmarTech, en 2019, les ventes d’imprimantes 3D à l’industrie automobile se monteront à 586 millions de dollars, les ventes de matériaux à 376 millions de dollars. 

Pour les analystes de Deloitte, deux raisons principales motivent les constructeurs et équipementiers à franchir le pas. D’une part, l’impression 3D permet à ces industriels d’innover. Impression de géométries impossible à produire avec les moyens de production traditionnels, allègement de poids avec des structures matricielles, nouvelles fonctionnalités comme l’intégration du câblage dans les structures ou encore production de pièces composées de multiples matériaux, l’impression 3D va permettre à ces industriels de se différencier et gagner des parts de marchés pour ceux qui maîtriseront les premiers l’impression 3D. 

La transformation de la Supply Chain est l’autre grand driver qui va pousser l’industrie automobile à se convertir à l’impression 3D. Les techniques de fabrication additives vont permettre aux industriels de se passer d’outillages dans un nombre toujours croissant de cas. De même que l’impression 3D devrait leur permettre de limiter les pertes de matériaux liés aux processus de fabrication. En limitant les pertes de matériaux, les industriels peuvent espérer une optimisation des coûts de production. En outre, la relative simplicité d’utilisation de l’impression 3D permet d’envisager de nouvelles organisations de productions décentralisées, avec des stocks restreints, des sites de production « 3D » au plus proche des marché. L’industrie automobile n’en est qu’à l’an 1 de la révolution numérique. 

 

Un exemple avec Ford. L’entrepise se rapproche des acteurs de la Silicon Valley. Son centre de recherche de Palo Alto travaille sur de multiples pistes d’innovation, depuis la voiture connectée, les applications mobiles, les voitures autonomes, jusqu’au Big Data. Parmi ces travaux de recherche, l’impression 3D. Ford vient d’annoncer être particulièrement intéressé par la technologie d’impression 3D ultra-rapide développée par Carbon3D. Depuis décembre 2014 le constructeur automobile participe aux premiers tests de cette nouvelle technologie d’impression 3D qui promet une vitesse d’impression accrue de 25 à 100 fois. 

La technologie se nomme CLIP pour Continuous Liquid Interface Production. Elle exploite classiquement les ultraviolets pour réaliser la photopolymérisation de la résine, mais Carbon3D a raffiné ce processus en le couplant à l’oxygène qui inhibe l’effet des ultraviolets. Selon les mesures réalisées par la startup, l’impression 3D d’un objet complexe de 51 mm ne représenterait plus que 6,5 minutes contre 3 heures pour la technologie PolyJet de Objet / Stratasys, 3,5 heures en SLS et 11,5 heures en SLA. Ces chiffres, avancés par Carbon3D, peuvent bien évidement être discutés, mais ils ont permis à la startup de Redwood de lever 10 millions de dollars auprès d’Autodesk après avoir déjà levé 41 millions de dollars en 2014 auprès de Northgate Capital et Sequoia Capital. 

Pour l’instant les communiqués de Ford et de Carbon3D évoquent la fabrication de pièces prototypes via cette technologie. Ford a ainsi produit des passe-câbles pour sa focus électrique et encore différentes pièces pour son Ford Transit Connect. L’utilisation de l’impression 3D dans le prototypage rapide est maintenant une pratique désormais solidement établie chez bon nombre d’industriels de multiples secteurs.  

 

Liens 

http://geeko.lesoir.be/2015/06/29/blade-la-supercar-au-chassis-imprime-en-3d/         

http://www.4erevolution.com/ford-impression-3d-carbon3d/ 

http://www.zesmallfactory.com/news/340-limpression-3d-facilite-linnovation-en-formule-1/ 

http://www.guideautoweb.com/articles/28797/l'impression-3d-pour-l'art-et-l'automobile/ 

http://www.4erevolution.com/industrie-automobile-imprimantes-3d/ 

Author: Chloé
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