News Mardi 13 mars 2018 - 12:24

Tecnun Motorsport innove dans la production de pièces composites grâce à la fabrication additive

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Grâce à la fabrication additive, l'équipe étudiante de course automobile Tecnun Motorsport a conçu des moules imprimés 3D permettant la production de pièces très complexes, en seulement cinq heures, contre trois semaines pour la production de moules en aluminium par fabrication traditionnelle. Cette technologie leur a également permis de réduire de 60 % le poids de la pièce, et donc d’améliorer les performances de la voiture sur la piste. Explication et présentation !

Une voiture plus performante avec la fabrication additive

Tecnun Motorsport est une équipe de course automobile de l'Université de Navarre en Espagne. Elle conçoit et fabrique ses propres voitures de course afin de participer, chaque année, à la course internationale Formula Student. Grâce à la technologie de fabrication additive de Stratasys, Tecnun est maintenant en mesure d’utiliser des moules imprimés en 3D pour des pièces extrêmement complexes. La fabrication additive a permis de réduire le temps de fabrication à quelques heures, alors qu'il aurait fallu trois semaines en utilisant des moules en aluminium fabriqués de façon traditionnelle. Le gain de temps en production réalisé par l'équipe automobile leur permet de concevoir davantage d'itérations dans ses conceptions et de développer des pièces finales en fibre de carbone, 60 % plus légères que selon les méthodes de production conventionnelles. La technologie additive a ainsi amélioré les performances générales de la voiture sur la piste.

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L’usinage CNC peu flexible et trop coûteuse

Pour Javier Aperribay, directeur technique de Tecnun Motorsport, la réussite du projet, « dépend en grande partie de la conception du collecteur d'admission, un élément essentiel pour s'assurer qu'une quantité suffisante d'air atteint les cylindres du moteur afin d'augmenter la vitesse. La fabrication d'un collecteur d'admission est extrêmement complexe, car elle inclut plusieurs composants importants, critiques pour la distribution de l'air dans les quatre collecteurs d'admission. Notre but est de créer des collecteurs d'admission en matériaux composites en fibre de carbone, mais nous sommes bien conscients que la fabrication d'une telle pièce nécessite un moule pour déposer les matériaux composites et créer la pièce finale. Nous recourons à l'usinage CNC pour produire le moule en aluminium, mais il s'agit d'un procédé peu flexible et coûteux et, de plus, toute révision de conception subséquente appliquée au moule retarde les projets et entraîne des coûts supplémentaires. »

Des essais en additif pour trouver le bon matériau

Lassée des contraintes liées aux délais de production serrés et aux restrictions budgétaires, l'équipe Tecnun a testé par le passé les technologies de fabrication additive, à la recherche de solutions alternatives plus rapides et moins coûteuses, pour produire l'outil de superposition. Cependant, il s'est avéré que les plastiques n'étaient pas assez résistants et qu'ils se sont brisés pendant le processus de superposition. En collaboration avec Pixel Sistemas (représentant de Stratasys en Espagne), Tecnun utilise maintenant des moules pour des pièces comme le collecteur d'admission. Ils ont été imprimés en 3D dans du matériau d'outillage sacrificiel ST-130, avant que le matériau composite en fibre de carbone ne soit enroulé autour du moule. Une fois durci, le noyau sacrificiel interne est lavé, révélant la pièce finale composite.

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Gain de temps et de performance

« L'utilisation de l'outillage sacrificiel FDM de Stratasys nous permet de fabriquer le collecteur d'admission en fibre de carbone plutôt qu'avec des matériaux plus lourds et moins efficaces », explique M. Aperribay. « Par rapport aux moules en aluminium, le matériau ST-130 hautement soluble permet d'obtenir une forme plus complexe pour le collecteur d'admission, évitant ainsi des assemblages de composants pouvant fragiliser la pièce. Nous pouvons maintenant imprimer en 3D des moules pour le collecteur d'admission en seulement cinq heures, alors qu'il aurait fallu trois semaines avec des moules conventionnels en aluminium. Nous constatons également que le matériau résiste à des températures élevées pouvant atteindre 121° C et, à certaines températures, des pressions allant jusqu'à 620 kPa pendant le durcissement. Contrairement aux matériaux polymères additifs que nous avons testés auparavant, le moule ne se brise pas et la qualité du collecteur composite en fibre de carbone est fantastique. »

« L'utilisation de cette technologie a facilité une réaction de combustion optimale et nous a permis d'améliorer les performances sur la piste de la voiture », déclare M. Aperribay. « Il ne fait aucun doute que l'outillage sacrificiel FDM jouera un rôle crucial dans la résolution de nos défis d'ingénierie futurs ».

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