👩🏿‍✈️ 👎🏻 👓 5 façons dont l'impression 3D change l'industrie automobile 📱 🎥 👩🏼‍🤝‍👨🏽

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Il n'est pas encore possible d'acheter une voiture entièrement imprimée en 3D chez le concessionnaire automobile, mais des technologies additives sont utilisées depuis de nombreuses années dans le développement des véhicules automobiles. Chaque année, notamment récemment, l'impression 3D occupe une place de plus en plus importante à toutes les étapes de la production. En témoigne la croissance rapide de la part de marché de l'impression 3D dans l'industrie automobile, qui devrait atteindre 2,5 milliards de dollars d'ici 2023.

Par exemple, les entreprises produisant des voitures de luxe, notamment Bentley, Porsche, BMW et Ferrari, utilisent l'impression 3D pour créer des pièces intérieures personnalisées pour les voitures. GM, Volvo, Fordutilisez l'impression 3D pour l'outillage pour économiser de l'argent, améliorer la conception et raccourcir les délais de livraison.

Source 3dprinting.com

L'impression 3D a constamment de nouvelles opportunités, elle devient plus accessible . Si les premières imprimantes 3D coûtent environ 20 000 $, vous pouvez maintenant trouver du matériel 3D pour 100 $. Désormais, les entreprises peuvent, en utilisant des technologies additives, produire les composants nécessaires directement dans leur propre entreprise et ne pas dépendre des fournisseurs.

De nouveaux matériaux sur les imprimantes 3D peuvent imprimer des pièces d'extrémité fonctionnelles de haute précision . Les technologies additives facilitent la production de produits personnalisés et augmentent la productivité.

Mais ce n'est que le début du voyage. Ensuite, nous couvrirons cinq façons clés dont l'impression 3D stimule l'innovation dans l'industrie automobile, de la conception automobile à la production. Plus un bonus.

1. Modifiez le processus de prototypage

C'est avec la fabrication de prototypes que commence l'utilisation d' imprimantes 3D dans l'industrie automobile . Ils ont passé beaucoup moins de temps sur les prototypes imprimés en 3D que les méthodes traditionnelles requises.

En utilisant les imprimantes 3D Raise3D et ideaMaker, Crazy Grandpa Garage a pu automatiser le processus de création de pièces automobiles personnalisées . Le coût de production a diminué de 50%, la fiabilité de la structure a considérablement augmenté, le temps nécessaire pour achever les travaux a été réduit de 83%. Les pièces s'avèrent désormais très bien adaptées à la voiture.

Source: facebook.com

Grâce à l'impression 3D, les concepteurs automobiles peuvent rapidement prototyper des pièces ou des assemblages individuels, des pièces intérieures au tableau de bord, ou même des modèles automobiles pleine grandeur. Grâce au prototypage 3D, l'idée initiale se transforme rapidement en l'incarnation physique du concept - un modèle conceptuel. Ensuite, le concept peut être développé pour la fabrication de prototypes entièrement fonctionnels de haute précision, et après plusieurs étapes de vérification, la production de masse commence. Pour l'industrie automobile, le passage rapide de ces étapes est vital, toute la chaîne de production automobile simple en une heure coûte très cher à l'entreprise.

Par exemple, l'usine d'assemblage du constructeur automobile américain General Motors affirme que grâce à l'acquisition d'une imprimante 3D en 2016réussi à économiser plus de 300 000 dollars américains .

En utilisant la stéréolithographie laser (SLA) dans leur établissement, les concepteurs et ingénieurs de Ringbrothers sont indépendants des organisations tierces. Le coût est réduit, le temps de développement est réduit. Source: formlabs.com

Tuyaux pour BMW M4 fabriqués par Eventuri, Source: ultimaker.com

Le prototypage traditionnel a pris beaucoup de temps et était coûteux, en particulier parce que le produit a subi plus d'itérations. Avec l'impression 3D, vous pouvez créer des prototypes de qualité en une journée et à un coût bien moindre. Plus d'exemples .

La Ford Fiesta ST avec des pièces imprimées en 3D, art. SEMA 2016, ultimaker.com

Ainsi, General Motors a conclu un accord de partenariat avec Autodesk pour la production de pièces légères et à bas prix pour les voitures utilisant des imprimantes 3D. Selon Autodesk, les outils, les accessoires et les raccords peuvent désormais être produits pour une petite fraction du coût. Par exemple, un outil d'impression 3D utilisé pour aligner les numéros d'identification du moteur et de la boîte de vitesses coûte moins de 3 $ chez General Motors. Un outil de fabrication traditionnelle coûtera 3 000 $. De plus, les temps d'arrêt dus à un outil défectueux peuvent être considérablement réduits car de nouveaux outils sont produits localement.

2. Création de pièces personnalisées et complexes

Daihatsu, le plus ancien constructeur automobile japonais, a lancé en 2016 un projet de personnalisation de son modèle Copen.

Source: 3dprint.com

En collaboration avec Stratasys, les clients Daihatsu peuvent concevoir et commander des panneaux imprimés en 3D personnalisés pour leurs pare-chocs avant et arrière avec un choix de plus de 15 modèles de base dans 10 couleurs différentes.

Source: 3dprint.com

En Europe, la marque BMW MINI utilise égalementImpression 3D pour créer des pièces automobiles personnalisées. Depuis le début de 2018, les clients MINI peuvent personnaliser divers éléments de garniture, tels que le tableau de bord, les seuils de porte à LED et les rebords avec rétro-éclairage, ainsi que choisir différentes couleurs et textures. Ces pièces sont ensuite imprimées en 3D à l'aide d'une gamme de technologies, du DLS Carbon au SLS.

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La voiture de course ID R Pikes Peak de Volkswagen Motorsport est conçue à l'aide de plus de 2 000 éprouvettes imprimées en 3D.

Source amfg.ai

L'utilisation d'imprimantes 3D permet d'expérimenter le développement de conceptions personnalisées, réduit le coût de leur production. Les processus de fabrication à long terme pour créer des produits sur mesure deviennent de plus en plus courts.

Ringbrothers utilise l'impression 3D pour créer des pièces sur mesure, telles que des grilles de ventilation. Source: formlabs.com

Les grandes entreprises combinent la technologie d'impression 3D et les méthodes de production traditionnelles. Volkswagen a recréé son Microbus emblématique de 1962, en remplaçant le moteur à essence par un électrique de 120 ch. La mini-fourgonnette électrique Type 20 a apporté de nombreuses améliorations à l'aide de pièces imprimées en 3D. Parmi ces améliorations figurent des roues en aluminium coulé. Même les enjoliveurs, même s'ils ressemblent à de l'acier estampé, sont en fait imprimés sur une imprimante 3D Formlabs SLA, puis ils ont été plaqués et polis.

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Caractéristiques de l'imprimante 3D SLA Formlabs Form 2

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Bentley Speed 6 en est un autre exemple. Bentley a utilisé une technologie de pointeLes imprimantes 3D en métal pour fabriquer la grille de radiateur, les évents latéraux, les poignées de porte et les tuyaux d'échappement sont beaucoup plus complexes que celles utilisées dans les modèles de production actuels.

Bentley a utilisé l'impression 3D sur métal pour créer des pièces complexes avec une précision au micron. Source: formlabs.com

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L'impression 3D a également permis la création de pièces qui ne pouvaient être réalisées autrement.

Un exemple frappant est l'étrier de frein monobloc de Bugatti. Pour certains composants, Bugatti préférerait le titane en raison de ses performances élevées, mais le traitement de ce métal par des méthodes traditionnelles est coûteux et compliqué. L'impression 3D a permis à Bugatti de fabriquer un étrier de frein en alliage de titane. En raison des parois minces, l'étrier s'est avéré être très léger - près de deux fois plus léger que l'aluminium forgé. Dans le même temps, le monobloc imprimé en 3D est supérieur en résistance à l' aluminium. Le monobloc imprimé en 3D en titane a une résistance à la traction de 1250 N / mm2. Cela signifie qu'une force d'un peu plus de 125 kg sera appliquée par millimètre carré de cet alliage de titane sans casser le matériau. Le nouvel étrier en titane, de 41 cm de long, 21 cm de large et 13,6 cm de haut, ne pèse que 2,9 kg par rapport à l'aluminium actuellement utilisé, qui pèse 4,9 kg.

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Le monobloc de freinage tout-en-un de Bugatti est le plus grand composant fonctionnel en titane imprimé en 3D de l'industrie pour la voiture. Source: formlabs.com

3. Production d'outils et d'accessoires

Divers dispositifs contribuent à faciliter et à accélérer les processus de production et d'assemblage, à augmenter la sécurité des travailleurs. Les usines automobiles et les fournisseurs de composants utilisent un grand nombre d'équipements personnalisés spécialement conçus et optimisés pour une utilisation finale. En conséquence, de nombreux équipements et outils non standard sont fabriqués, à cause de cela, les coûts de production augmentent.

Cette roue 3D avec une roue de protection a été achetée pour 800 euros, mais maintenant elle peut être imprimée pour seulement 21 euros. Le temps de développement des outils a été réduit de 56 à 10 jours.

Source: ultimaker.com

Si vous confiez la production d'outils et d'appareils non standard à des prestataires de services qui fabriquent des pièces sur des machines à partir de billettes métalliques ou plastiques solides, cela peut retarder la production de plusieurs semaines.

Ainsi, le développement et le prototype d'un moteur collecteur utilisant des méthodes de production traditionnelles peuvent prendre jusqu'à quatre mois et coûter environ un demi-million de dollars. Grâce à l'impression 3D, Ford a pu développer plusieurs options en seulement 4 jours et 99,4% moins cher - pour seulement 3 000 $.

Source: youtube.com

Les technologies additives vous permettent de terminer la tâche en quelques heures et de réduire considérablement les coûts par rapport à une commande dans une entreprise tierce. Étant donné que l'augmentation de la complexité d'un modèle imprimé en 3D n'entraîne pas de coûts supplémentaires, les produits peuvent être mieux optimisés pour leur application. Dans de nombreux cas, de nouveaux matériaux résilients pour l'impression 3D permettent d'imprimer des pièces en plastique au lieu de métal ou de créer des prototypes sur une imprimante 3D pour tester l'outil avant de l'utiliser dans le travail.

Progressivement, la production d'accessoires et d'outils d'impression 3D devient l'un des plus grands domaines application de technologies additives.

Pankl Racing Systems utilise des dispositifs d'impression 3D pour attacher des pièces à la bande transporteuse. Source: formlabs.com

Par exemple, Pankl Racing Systems utilise un ensemble de plusieurs imprimantes 3D Formlabs SLA pour fabriquer des outils de production importants. Dans la fabrication en plusieurs étapes de pièces pour boîtes de vitesses sur tours automatiques, une série de montages et d'outils conçus pour chaque pièce spécifique est requise.

Grâce à l'impression 3D, les ingénieurs de Pankl ont pu réduire le temps consacré à la fabrication d'outils auxiliaires de 90% - de 2 à 3 semaines à environ 20 heures. Les coûts ont également chuté de 80 à 90% et 150 000 $ ont été économisés.

La transition vers l'impression 3D a permis à Volkswagen Autoeuroparéduire le coût de développement de l'équipement de 91% et réduire le temps de sa fabrication de 95%.

4. Résolution des problèmes de pièces détachées

Les pièces de rechange ont toujours été un problème pour l'industrie automobile. Il y a une demande pour eux, c'est-à-dire que non, par conséquent, la production de pièces de rechange est économiquement peu rentable et le stockage de composants de remplacement préfabriqués nécessite également des coûts. Mais s'il n'y a pas de pièces disponibles pour la réparation, des difficultés surviennent et les principaux produits perdent de leur valeur.

L'impression 3D pourrait largement résoudre le problème des pièces détachées dans l'industrie automobile. Les principaux facteurs sont les matériaux imprimés, qui peuvent répondre aux caractéristiques des matériaux traditionnels utilisés dans les détails et être rentables. Il y a des conditions préalables à cela.

À l'aide de systèmes de conception assistée par ordinateur, les dessins de toutes les pièces peuvent être stockés numériquement, de sorte que les pièces n'auront pas besoin d'être stockées. Les détails nécessaires au client peuvent être imprimés sur une imprimante 3D directement dans l'atelier.

Même des pièces obsolètes, dont les dessins n'ont pas été conservés, peuvent, en principe, être recréées en scannant en 3D des pièces existantes de ce type et en appliquant la rétro-ingénierie (reverse engineering). En savoir plus à ce sujet dans notre blog . Les vieux projets peuvent vivre une nouvelle vie. Il y a beaucoup de fans de voitures anciennes, avec l'aide de l'impression 3D, il serait possible de créer des pièces de rechange pour eux.

Ringbrother a reproduit le logo Cadillac pour une vieille voiture construite sur mesure en utilisant l'impression 3D. Source: formlabs.com

5. Production de pièces standard

Au fur et à mesure que les imprimantes 3D et les matériaux d'impression 3D deviennent plus disponibles, une transition progressive vers la production de pièces automobiles produites en série à l'aide de technologies additives est possible.

L'impression 3D permet de combiner des composants en un seul ensemble. Supposons qu'il existe un mécanisme assemblé à partir de six ou sept pièces automobiles pouvant être combinées en une seule pièce imprimée. Le temps et les coûts de montage seront économisés. Avec l'impression 3D, il est également possible de réduire le poids de l'unité combinée, de sorte que la voiture utilisera le carburant plus efficacement.

3D Systems a conçu un tuyau d'échappement avancé pour un vélo de sport. Dans l'image ci-dessous, vous verrez 20 pièces en tôle et pièces hydroformées nécessaires pour assembler le tuyau d'échappement d'origine. Sur la droite se trouve un tuyau d'échappement monolithique qui ne nécessite pas d'assemblage , fabriqué à l'aide d'une impression 3D en métal.

Source designnews.com Un

tube imprimé en 3D a été produit en utilisant du titane Grade23 en seulement 23 heures, cela aurait pris trois semaines pour sa production traditionnelle. Le temps de développement du design est passé de 6 semaines à 6 jours. La technologie additive élimine également le besoin d'outillage, d'accessoires, de soudures multiples et d'inspections multiples.

L'optimisation de la géométrie a réduit la quantité de matériau nécessaire pour une productivité maximale. Tous les éléments du tuyau d'échappement d'origine sont inclus dans le nouveau design et, lorsqu'ils sont imprimés avec une épaisseur de paroi typique de 0,5 mm, le tuyau d'échappement imprimé en 3D est environ 25% plus léger que l'original.

Une large sélection de matériaux pour l'impression 3D commence à répondre aux exigences des différents composants du véhicule. Étant donné que les méthodes additives réduisent les coûts par rapport aux méthodes traditionnelles (telles que le moulage et le moulage par injection), d'un point de vue production et financier, il est très logique de poursuivre la mise en œuvre de l'impression 3D dans la production de pièces de base.

Volkswagen, l'un des constructeurs automobiles les plus grands et les plus innovants au monde, utilise l'imprimante HP Metal Jet 3D pour produire des pièces fonctionnelles hautes performances avec des exigences de conception spéciales, telles que des boutons de vitesses et des supports de rétroviseurs. Les plans à long terme de Volkswagen pour la collaboration avec HP incluent l'accélération de la production de pièces personnalisables en masse telles que les porte-clés et les plaques signalétiques externes.

Source: youtube.com

+1 Voitures imprimées en 3D

Bien que les voitures imprimées sur une imprimante 3D dans son ensemble n'aient pas encore pénétré le marché, certains projets et concepts intéressants permettent de juger de l'orientation possible du développement de l'industrie automobile.

Cocon léger . La société d'ingénierie allemande EDAG s'est clairement inspirée de la nature pour créer une structure porteuse imprimée en 3D du concept-car Light Cocoon («Cocoon of Light»). Le cadre ressemble aux nervures d'une feuille d'arbre ou de sa branche. Malgré le fait que la conception EDAG prenait moins de matière qu'un cadre conventionnel, toutes les exigences de résistance pour les composants structurellement importants ont été respectées. À l'extérieur, le boîtier est recouvert d'un tissu imperméable léger et durable.

Le revêtement protège l'EDAG Light Cocoon des intempéries et confère à la voiture une personnalité unique. Source: formlabs.com

Lame. Blade ("Blade") a été annoncé comme "la première supercar imprimée en 3D au monde". Il répond aux normes de supercar, mais est fabriqué à partir de matériaux à faible coût: tubes de carbone et tiges d'aluminium, combinés avec des pièces métalliques imprimées en 3D. La lame s'est avérée très légère et n'a pas été très longue à assembler.

La première lame de supercar imprimée en 3D au monde. Source: formlabs.com

Strati . La société américaine Local Motors a imprimé sur une imprimante 3D et assemblé la voiture électrique Strati directement sur le stand d'exposition, en seulement 44 heures. La plupart des composants ont été imprimés - le corps, les sièges, des parties de l'habitacle. Une voiture se compose de moins de 50 nœuds - incomparablement moins que les milliers de pièces qui vont à une voiture traditionnelle. L'entreprise entend réduire le temps d'impression à 10 heures.

Local Motors Strati se compose de moins de 50 pièces distinctes *. Source: formlabs.com

LSEV. Conçu par la société italienne XEV, LSEV pourrait être le premier signe sur le marché des voitures électriques imprimées en 3D lors de sa mise en vente. L'imprimante 3D imprime le châssis, les sièges, le pare-brise et toutes les parties visibles du LSEV. Grâce à l'utilisation active de l'impression 3D, il a été possible de réduire le nombre de composants de 2000 à seulement 57, résultant en une conception très légère. La voiture électrique ne pèse que 450 kg.

La LSEV est la première voiture électrique imprimée en 3D à arriver sur le marché en 2020. Source: formlabs.com

Alors que la plupart de ces projets et de nombreux autres projets de voitures d'impression 3D restent au stade du concept, la pénétration de l'impression 3D dans divers domaines de l'industrie automobile est frappante. Dans certains cas, les technologies additives offrent de nouvelles opportunités de conception et de production, dans d'autres, elles réduisent les coûts de production et font gagner du temps.

Voir aussi:
Production d'une voiture de course sur imprimantes 3D et machines CNC
Numérisation 3D de voitures en tuning et réparation