News Mercredi 27 mai 2020 - 13:51

L’impression 3D plastique au CRP de Renault

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Depuis une dizaine d’années, Renault utilise la technologie d’impression 3D pour différentes applications. Le constructeur automobile dispose d’environ 170 imprimantes 3D installées sur ses différents sites à travers le monde, dont une centaine en Europe. Ses équipes sont formées à l’utilisation de la technologie. Et un fort réseau interne est organisé au niveau mondial pour partager les savoirs et les réglages des machines, mais aussi les moyens de production. 

Au sein de l’entreprise Renault, la fabrication additive est utilisée pour deux principaux cas d’applications. Dans les usines, la technologie additive sert à la maintenance, à l’impression des outils ou encore des gabarits de montage. À côté, une trentaine d’imprimantes 3D plus industrielles, comme celles installées au CRP de Renault, basé au Technocentre de Guyancourt(78), sont destinées à la production de prototypes. Elles sont utilisées pour l’impression des habillages de portes, des consoles, des gabarits pour monter les premiers prototypes, des maquettes, etc. Environ 10 000 pièces par an sont imprimées au CRP de Guyancourt. 

Le CRP – centre de réalisation des prototypes – est une direction de Renault en charge de la réalisation des prototypes, des maquettes ou encore du montage de véhicules prototypes. Le Pole 3D du CRP est composé de cinq personnes aux compétences complémentaires  : l’une est dédiée à la planification et au traitement numérique, trois techniciens réalisent les tâches « opérationnelles » telles que la programmation des machines et une travaille en amont sur la veille technologique, les tests matières, etc. Jesse Lebourgeois est le responsable Fabrication Additive et Fraisage Commande Numérique au sein du CRP. A3DM Magazine est allé à sa rencontre

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Le CRP – centre de réalisation des prototypes – de Renault a récemment opté pour la technologie HP Jet Fusion 5210.

Renault utilise depuis de nombreuses années l’impression 3D. Comment la technologie a-t-elle été intégrée au sein du groupe ?

L’intégration de l’impression 3D est venue naturellement. Dans le domaine du prototypage, nous fabriquions des pièces stratifiées et autres technologies proto. Nous avons rapidement appréhendé les technologies d’impression 3D. Celle-ci nous permet d’avoir une autonomie sur la fabrication de prototypes, d’être réactif et de valider plus rapidement une pièce. Elle offre également un avantage économique. Enfin, l’impression 3D permet des améliorations de postes.  

Renault a testé plusieurs procédés de fabrication additive polymère : SLS, FDM, Multi Jet Fusion... (voir l’encadré ci-dessous). Quels avantages a-t-elle tiré de chacune d’elles ?

Au CRP, nous utilisons plusieurs procédés allant du dépôt de fil FDM, frittage par laser SLS, au PolyJet et depuis trois mois, nous avons opté pour la technologie HP Jet Fusion 5210. Ce choix a été fait car la technologie HP Multi Jet Fusion est très rapide en termes d’impression, malgré un bac de construction (380 × 284 × 380 mm) un peu plus petit que d’autres. Cette vitesse nous permet de relancer rapidement un job d’impression. Nous pouvons ainsi imprimer 4 à 5 jobs par semaine, si nous avons besoin. La qualité et la finition des pièces sont très intéressantes. L’environnement de travail sur cette machine est vraiment tourné vers les techniciens opérationnels en réduisant le contact avec la matière. Nos collègues de Villeurbanne ont investi dans une imprimante 3D couleur HP Jet Fusion 580 ce qui ouvre bien d’autres opportunités.

Nous fabriquons des pièces fonctionnelles en impression 3D sur des centaines de prototypes et nous définissons la technologie que nous allons utiliser en fonction de la pièce, avec notre client. Le dépôt de matière ABS permet d’imprimer des pièces techniques tels que des gabarits ou des goulottes de remplissage carburant. Le frittage SLS est plus précis. Celui-ci est utilisé pour valider des clipages, des supports de radar, des pièces avec de nombreux détails et, également réalisables avec la technologie HP Multi Jet Fusion.

Vous réalisez des maquettes de véhicules pour de la validation. À quelle échelle ?

Nous réalisons des maquettes à différentes échelles : à l’échelle 1 ou encore 2/5e. Pour les pièces dépassant les dimensions maximales que nous pouvons imprimer, nous réalisons des assemblages. Nous avons déjà imprimé un bouclier avant prototype de 1 300 mm. Nous n’avons pas encore investi dans les imprimantes grand format car la précision n’était pas au rendez-vous.

Vous avez acquis l’imprimante 3D HP grâce au système d’offre abonnement 3DaaS. Quels sont les avantages de ce système ?

Au-delà du prix de l’imprimante et des coûts pièces imprimées, le système de leasing est intéressant car il permet de profiter des évolutions des machines. L’impression 3D est un secteur en mouvement constant. Ce système nous permet de nous positionner sur le choix des machines et de changer facilement de systèmes ou de technologies. 

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Renault utilise le système de leasing pour la location de systèmes de fabrication additive, comme cela est le cas pour la machine HP Jet Fusion 5210. 

Enfin, comment se passe l’activité aujourd’hui, en plein crise sanitaire du Covid-19 ?

Nous n’avons pas été à l’arrêt total. Nous avons imprimé beaucoup de visières, des poignées de porte main-libre... qui ont été distribuées dans différents hôpitaux. Nous continuons actuellement à imprimer ces dispositifs médicaux, mais le CRP reprend petit à petit une activité normale sur le prototypage. De nouvelles commandes arrivent. 

Contenu Encadré

La fabrication additive plastique

Il existe de nombreux procédés de fabrication additive, dont sept ont été normalisés par l’ISO (Organisation international de normalisation), chacun regroupant plusieurs technologies. Différentes technologies permettent l’impression 3D plastique, chacune possédant ses caractéristiques propres.

  • Inventée en 1986 par Charles Hull qui fondera la société 3D Systems, la stéréolithographie (SLA)utilise le principe de photo-polymérisation dans laquelle une lumière UV solidifie une couche de résine photopolymère liquide. Le procédé d’impression 3D SLA possède de nombreux avantages dont la qualité des détails et la finition des objets imprimés. Elle offre une bonne résistance inter-couche à la pièce grâce à la réaction de polymérisation qui se fait aussi avec les couches précédentes. Cependant, le prix des machines SLA peut s’avérer plus élevé que celui d’autres procédés technologiques d’impression 3D. La technologie nécessite une étape de post-traitement, principalement la solidification dans un four, pouvant déformer légèrement la pièce. Enfin, les pièces fabriquées peuvent également se modifier avec le temps et au contact de la lumière.
  • Inventée par S. Scott Crump, fondateur de la société Stratasys, en 1988, le dépôt de matière fondue (FDM ou Fused Deposition Modeling) fonctionne par dépôts successifs de couches d’un filament chauffé et fondue par une tête d’impression guidée par un moteur. Les principaux avantages de la technologie résident dans sa simplicité d’utilisation, le faible prix de certaines imprimantes, ainsi que le faible coût de production par pièce. Mais la précision de l’impression et le rendu final ne sont pas toujours convenables et appropriées. 
  • Le frittage sélectif par laser (SLS - Selective Laser Sintering), inventé dans les années 1980, par Carl R. Deckard, utilise un laser pour concevoir la pièce couche par couche en fusionnant une poudre polymère. Ce procédé a fait ces preuves tant pour la qualité et la productivité du système de fabrication que pour la large gamme de matériaux qu’il offre. Cependant, l’impression SLS peut se révélée coûteuse en fonction du matériau, mais aussi dû au laser, un produit cher. Enfin, l’utilisation de la poudre pose des problèmes d'hygiène, de sécurité et d'environnement. L'investissement pour sécuriser sa manipulation est un coût supplémentaire. 
  • Appartenant à la famille du procédé par jet de matériau (Material Jetting), l'impression 3D PolyJet a été inventée et brevetée par la société Objet Ltd. Elle consiste à déposer des couches de résine photopolymère goutte par goutte avant un traitement ultraviolet pour durcir le matériau. Elle permet la production de pièces rapidement avec une bonne précision, une haute résolution, une finition optimale et de la couleur ou de la transparence. 
  • Le procédé d’impression 3D par jet de liant est un procédé utilisant un agent liant, déposé localement sur une fine couche de poudre, couche par couche, selon le modèle 3D. Cette technologie est rapide et économique. Ses capacités de fabrication sont excellentes pour la production de petites et de moyennes séries. Mais la qualité d’impression est souvent moindre et les objets imprimés par jet de liant sont aussi moins résistants que d’autres techniques de fabrication additive. 
  • La technologie Multi Jet Fusion (MJF) a été inventée en 2016 par l’entreprise américaine HP. Elle est proche de la technique d'impression 3D par projection de liant. Elle permet de fabriquer rapidement des pièces avec des formes complexes à faible coût, que ce soit pour de la petite série ou des prototypes pour tester forme, ajustement et fonctionnalité. Elle offre des caractéristiques mécaniques comparables à celles des pièces moules par injection. (voir « comment ça marche ? » https://youtu.be/JbqA9NjnxU0)  et permet également d’imprimer en couleurs (https://youtu.be/xYR7MuTfYTg).

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