News Jeudi 16 juillet 2020 - 09:53

Pipo Moteurs plus performant avec la fabrication additive métal

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Pipo Moteurs est une société d’ingénierie française. Située à Guilherand-Granges, elle fabrique des moteurs de voitures de sport, notamment des automobiles évoluant dans le championnat du monde WRC et WRX (Rallycross). Depuis plus de vingt ans, elle totalise plus de 250 places sur le podium au championnat du monde de Rallye, incluant 60 victoires et 11 titres en mondiale FIA. Pour répondre aux exigences du sport de haut niveau, les moteurs sont optimisés en fonction des appétences et des réglementations des courses automobiles. Les pièces y sont très sollicitées. C’est le cas pour les soufflets de ligne d’échappement.

Changer de paradigme de conception

Entre 2017 et 2018, Pipo Moteurs décide de repenser les soufflets de ligne d’échappement : des pièces perfectibles qui peuvent être améliorées sur plusieurs caractéristiques.

  • La fiabilité. Sollicitée pour une fonction qu’elle ne possède pas, le soufflet de ligne d’échappement a tendance à casser trop vite, pouvant même entraîner des incendies en plein milieu d’une course.
  • L’étanchéité. Constitué de plusieurs composants assemblés, le soufflet n’est pas complètement étanche. 
  • Le coût. L’inconel est un matériau cher. Les pièces fabriquées en petite quantité par usinage sont très coûteuses et les déchets nombreux.
  • Le poids. Nécessité dans le sport automobile, le poids des véhicules est un critère important.

« Précédemment, la pièce était usinée et assemblée. Elle ne remplissait pas les mêmes fonctions techniques. Elle possédait une fonction coulissante et pas de système de rotule. En plus des problèmes d’étanchéité, elle risquait de se déboîter à tout moment », nous explique Frédéric Barozier, General Manager chez Pipo Moteurs. L’équipe d’ingénieurs a donc imaginé et dessiné un système de rotule irréalisable avec les méthodes de fabrication traditionnelles. 

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Cette nouvelle rotule PSPM (initiales de Poly-Shape Pipo Moteurs) est constituée de deux lèvres sphériques et concentriques qui s’articulent l’une dans l’autre selon trois degrés de libertés (rotation autour de X,Y et Z) sur une amplitude de (plus / moins) 10 degrés. Celles-ci sont indissociables et indémontables. Le tout permet une meilleure articulation et surtout une très forte durabilité de la pièce. La rotule accepte des degrés de liberté et de durabilité supérieurs. Elle va assurer la fonction de déplacement recherché, sans que les contraintes cassent la pièce. Un atout indéniable lorsqu’il faut intégrer un moteur et sa ligne d’échappement dans un compartiment moteur.

Un travail d’équipe

Pour concevoir la rotule, le fabricant de moteurs a fait appel à Poly-Shape, un partenaire de longue date, afin d’évaluer la faisabilité du projet par fabrication additive. Le groupe industriel, filiale du groupe AddUp, a optimisé le design de la rotule avant de la tester. Après une simulation numérique, les prototypes ont été imprimés à l’identique des pièces finales, c’est-à-dire en fusion par laser sur lit de poudre inconel. Elles ont ensuite été testées sur banc d’essai. Poly-Shape a dû relever plusieurs défis de conception.

  • Les espaces vides entre les parois fines ne devaient pas être remplis par de la poudre fusionnées lors de la fusion laser. 
  • La gestion thermique de la rotule est un élément important. La peau intérieure de la pièce est en contact directe avec les gaz d’échappement à environ 900 °C. La deuxième peau est en contact partiel avec les gaz d’échappement et la troisième peau pas en contact. La pièce se dilate donc à des proportions différentes selon la température.
  • Enfin, il fallait réaliser la pièce en un seul bloc, sans assemblage pour éviter les problèmes d’étanchéité.

La rotule est maintenant utilisée en compétition dans le championnat mondial de Rallycross ( WRX). Mais également sa version pour moteur atmosphérique qui a été validée cette année sur le buggy Rebellion qui participe au Dakar. En situation réelle, elle résiste à de très hautes températures et reste intacte, ne causant aucun dommage au système d’échappement malgré les fortes sollicitations de la pièce. Depuis 2018, aucun incident n’a été signalé. La rotule PSPM pour moteur atmosphérique est en développement. Le prix de vente est compris entre 300 et 900 euros selon les dimensions standards de la pièce. 

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