News Mardi 16 juin 2020 - 21:56

La fabrication additive transforme les flux de production automobile

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Le succès et la croissance dépendent d'innovations constantes, celles-ci permettant de garder une longueur d'avance sur la concurrence. En mai dernier, la revue Harvard Business Review a indiqué que les entreprises dans le monde dépensaient dix fois plus dans la recherche et développement (R&D) que dans la publicité. Mais, l'adoption des technologies du numérique telles que la fabrication additive représente encore un défi pour de nombreux industriels. L’investissement financier est un des principaux freins. Pourtant les avantages de la fabrication additive sont nombreux. 

Les principaux constructeurs automobiles utilisent la fabrication additive pour accélérer le cycle de développement des produits, mais aussi pour réduire leur consommation d’énergie et s’engager sur la voie du développement durable. La fabrication additive transforme les flux de production automobile. Elle a un impact à tous les niveaux, de la recherche et développement à la production, en passant par la chaîne d'approvisionnement. Plusieurs exemples montrent comment la fabrication additive intervient et transforme les flux de production automobile.

Accélérer le développement produit

La fabrication additive a révolutionné les activités de recherche et développement des constructeurs automobiles. De plus en plus utilisée, elle améliore les flux de production, permet de concevoir rapidement des prototypes et de fabriquer des pièces complexes que les techniques traditionnelles ne permettent pas d'envisager. Chez plusieurs grands constructeurs automobiles américains, 80 à 90 % des prototypes sont maintenant imprimés en 3D. Prises d'air, système d'échappement ou encore conduits, ces pièces sont imprimées en 3D puis montées sur une voiture en peu de temps. Plusieurs tests sont ensuite réalisés par itérations. Le prototypage rapide permet de raccourcir la phase de développement et de réduire le temps nécessaire à la réalisation de la pièce finale.

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Éviter la rupture de la chaîne d'approvisionnement

La plupart des constructeurs automobiles fonctionnent en fabrication en flux tendu. Celle-ci consiste à fournir de grandes quantités de pièces au niveau de la chaîne de production, immédiatement avant l'assemblage, afin de limiter le recours à un espace de stockage coûteux. La fabrication additive facilite ce processus puisqu’elle permet de créer les pièces de production en atelier, à la demande. Un atout également en cas de perturbation de la chaîne d'approvisionnement d'un fabricant.

Imaginons que la production d’une voiture soit retardée parce que l'outillage utilisé pour le boîtier, contenant le dispositif de régulation du moteur, n'a pas été fabriqué correctement. Pour éviter le temps d'attente coûteux induit par la fabrication d'un nouvel outillage par un fournisseur tiers, l'entreprise, victime de ce problème, peut avoir recours à la fabrication additive. Les premières centaines de voitures produites au cours de cette série seront alors équipées de dispositifs de régulation du moteur logés dans des boîtiers créés par impression 3D. Le fichier CAO (conception assistée par ordinateur) est optimisé pour la technologie, ce qui permet d'obtenir une pièce de production finale en une fraction du temps nécessaire à la fabrication d'un nouvel outillage. 

La personnalisation dans l'industrie automobile spécialisée

L'un des exemples les plus intéressants de production de pièces en condition réelle est celui des constructeurs automobiles spécialisés proposant des voitures de sport, des voitures de luxe et des « hypercars ». Ces voitures fabriquées en faible quantité nécessitent des pièces hors du commun, uniques. Dans ce cas, la fabrication additive est utilisée pour créer des supports, des entretoises et des bagues isolantes ainsi que des unités complexes et spécialisées fabriquées selon les exigences individuelles de l'acheteur. La création d'inscriptions personnalisées pour les éléments intérieurs tels que le tableau de bord ou les portes en est un bon exemple.

L’allégement des véhicules 

L'augmentation du poids du véhicule a un impact important sur ses performances, mais aussi sur sa consommation de carburant. Ainsi, les ingénieurs recherchent constamment des moyens de réduire le poids de chaque pièce. La fabrication additive les amène à repenser leur manière de concevoir et de créer des composants. L’optimisation permet de créer des pièces à géométrie unique, souvent allégées, qui peuvent être produites sous forme de pièce finale unique, limitant ainsi l’assemblage. 

L'intégration d'un système de production d'énergie par batterie plutôt qu'au moyen d'un moteur à combustion interne sur les véhicules électriques n'a pas supprimé le besoin d'alléger les pièces et de refroidir le moteur. Malgré les progrès récents réalisés pour alléger les batteries des véhicules électriques, celles-ci restent l'un des composants les plus lourds du véhicule. En réduisant ainsi la charge, nous pourrions améliorer l'autonomie des véhicules électriques.

Repenser et re-designer les pièces

Parmi les autres innovations rendues possibles par la fabrication additive, figure une enveloppe de refroidissement imprimée en 3D agissant comme un échangeur de chaleur. Le moteur électrique et la batterie d'un véhicule électrique peuvent générer une grande quantité de chaleur, surtout pendant la charge. Pour créer la pièce, un concepteur a scanné le moteur et la batterie de la voiture, optimisé la conception à l'aide d'un logiciel de fabrication additive et produit la pièce avec une imprimante 3D. La conception sur mesure de cette enveloppe de refroidissement permet d'évacuer la chaleur de ces composants vitaux du véhicule, contribuant ainsi à réduire l'usure – et donc à optimiser la durée de vie des pièces. Les constructeurs automobiles poursuivent leur adoption de la fabrication additive dans un secteur qui présente un incroyable potentiel.

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L'impression bimodale superposée de ce raccord de joint et du connecteur en Y augmente l'efficacité de la production, en réduisant le temps de production des pièces.

La fabrication additive complète les technologies traditionnelles d'un flux de travail de fabrication automobile et transforme diverses applications, notamment la création de pièces de rechange pour les voitures anciennes, le prototypage de pièces pour les dernières versions automobiles et le développement de pièces uniques pour des créations exclusives. Il en résulte une meilleure efficacité et une réduction du temps de réalisation de la pièce finale, ce qui accélère l'innovation et l'avantage concurrentiel. Les constructeurs automobiles du monde entier constatent les avantages que peut apporter la fabrication additive et son énorme potentiel au niveau de la fabrication de pièces – et de véhicules – grâce aux possibilités inédites offertes.

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