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L'impact de l'impression 3D dans l'industrie automobile

La fabrication automobile a constamment évolué depuis le premier véhicule automobile, et de plus en plus d'entreprises du monde entier intègrent l'impression 3D dans leurs processus de fabrication à mesure que la technologie progresse. L'industrie automobile a toujours cherché des moyens d'innover pour améliorer la sécurité, la résistance, l'efficacité et le style, et l'impression 3D permet des développements majeurs tout en maîtrisant les coûts. L'impression 3D permet un prototypage plus rapide et plus viable, la possibilité de créer des pièces et des expériences client personnalisées et de créer des pièces finales complexes et de haute performance qui pourraient à terme réduire le poids d'un véhicule et augmenter le rendement énergétique. Elle produit également des aides à la fabrication plus ergonomiques pour offrir plus de soutien aux travailleurs dans le processus de fabrication. Tous pointent vers un futur où les voitures peuvent être sûres, aérodynamiques et adaptées à chaque conducteur.

Prototypage

La capacité de fabriquer rapidement des prototypes permet de maintenir les flux de travail en mouvement et d'éviter les pauses coûteuses dans la chaîne de fabrication. C'est là que l'impression 3D est la plus utilisée dans la fabrication automobile, car elle permet une vitesse inégalée dans la production, l'édition et l'évolution des itérations. Les prototypes peuvent être réalisés pour n'importe quelle étape, qu'il s'agisse de preuve de concept ou de prototypes haute fidélité qui valideront mieux les pièces tout au long du processus de fabrication. Cela permet également aux fabricants de tester de nouveaux composants et de continuer à développer la façon dont les pièces sont fabriquées et à contribuer aux performances d'un véhicule. Des prototypes à petite échelle peuvent également être créés à des fins de marketing, comme les 10000 minuscules voitures en métal de Volkswagen pour le lancement de leur modèle de voiture électrique ID.3 en 2018.

Personnalisation

De nombreux consommateurs sautent à l'idée d'ajouter leur propre flair aux produits de base de leur vie. La possibilité de choisir les couleurs, les motifs et de participer au processus de conception augmente considérablement la satisfaction du client et c'est quelque chose que l'impression 3D a permis aux fabricants de faire tout en maintenant les coûts bas. De nombreuses entreprises automobiles ont commencé à introduire des fioritures et des pièces personnalisées sur leurs voitures, car la personnalisation de masse devient beaucoup plus faisable avec l'impression 3D. Dans la fabrication traditionnelle, un moule et des outils spécifiques seraient nécessaires pour créer chaque composant personnalisé, mais en utilisant l'impression 3D, cela est facilement réalisé en éditant le fichier 3D. Ainsi, l'impression 3D permet la production de petits lots de pièces de conception personnalisées sans augmenter le coût que la personnalisation entraînerait avec la fabrication traditionnelle.

Les constructeurs automobiles BMW Mini ont introduit un service de personnalisation en 2018 appelé «Mini Yours» dans lequel les clients peuvent choisir les couleurs et les finitions, personnaliser les poignées de porte, les lumières LED et les panneaux, et peuvent même ajouter leur propre texte ou signature à diverses pièces.

De même, Volkswagen a commencé à déployer des pièces cosmétiques personnalisées telles que des porte-clés, des boutons de changement de vitesse et des hayons, qui peuvent tous comporter un lettrage personnalisé au choix du client à imprimer en acier inoxydable à l'aide de l'outil HP Metal Jet.

Outillage

L'impression 3D donne également aux fabricants la possibilité de produire des aides à la fabrication et des outils à moindre coût pour des pièces personnalisées telles que des gabarits et des montages. Un moule imprimé en 3D pour une nouvelle pièce peut offrir un niveau plus élevé de liberté de conception et les outils imprimés en 3D peuvent être plus légers et plus solides. Cela permet également des outils plus ergonomiques pour les fabricants. BMW et le département d'ergonomie de l'Université technique de Munich ont créé des orthèses pour le pouce imprimées en 3D pour soutenir et prévenir la fatigue des travailleurs de l'assemblage. Les pouces des travailleurs sont scannés en 3D et chaque appareil est moulé pour s'adapter au pouce de chaque personne.

Création de conceptions complexes pour de nouvelles pièces

La capacité à produire des pièces d'extrémité viables, associée à la liberté de conception que permet l'impression 3D, signifie que des composants plus complexes et parfaitement adaptés peuvent être incorporés dans les véhicules, créant ainsi une innovation supplémentaire en termes d'esthétique et de performance.

Plusieurs entreprises allemandes de fabrication additive (FA) ont collaboré à un prototype de siège de véhicule appelé ULBS qui allie sécurité et confort à une structure ultra légère. Le prototype utilise un processus d'enroulement filamentaire avec des pièces imprimées en plastique, en acier inoxydable et des coussins de dossier imprimés en polyuréthane thermoplastique (TPU).

Lorsque Volkswagen a recréé son mini-bus de 1969, ils ont imprimé des roues en aluminium moulé en 3D à l'aide d'un design génératif, une méthode qui utilise un algorithme pour produire de nombreuses versions d'une idée de conception parmi lesquelles le concepteur peut ensuite choisir. Ils ont créé des enjoliveurs imprimés en 3D avec une résine transparente qui ont été galvanisés pour avoir l'apparence du métal. Ces détails leur ont permis de donner une touche de design moderne à un véhicule emblématique.

Le studio de design de Bentley a profité de l'impression 3D pour produire des pièces d'un haut niveau de complexité. Ils ont produit des grilles de grille, des évents latéraux et des poignées de porte avec une précision de détail à micro-échelle qui n'aurait pas été possible avec une autre méthode de fabrication. Ils sont capables de concevoir des pièces aux géométries complexes qui créent une esthétique audacieuse qui s'appuie sur leurs conceptions classiques.

Production de pièces de rechange

Alors que les constructeurs automobiles commencent à utiliser l'impression 3D pour la production générale de pièces finales, il devient également possible d'imprimer des pièces de rechange selon les besoins. Si quelqu'un qui conduit un modèle de canette plus ancien a besoin de remplacer une pièce qui n'est plus en production, cela laisse le conducteur dans une position difficile. Le fait de pouvoir imprimer en 3D cette pièce manquante résout ce problème sans que les constructeurs automobiles n'aient à maintenir un inventaire toujours croissant de pièces anciennes dont ils n'auront peut-être plus jamais besoin. Il permet aux fabricants de produire à la demande des pièces rares et difficiles à remplacer tout en optimisant leur inventaire.

Fin de la production de pièces

Nous avons vu comment les fabricants peuvent utiliser l'impression 3D pour des prototypes et sélectionner des pièces personnalisables, mais à mesure que la technologie d'impression 3D évolue, sa capacité à produire des pièces finales à usage industriel évolue également. D'une part, l'impression 3D permet aux constructeurs automobiles de regrouper plusieurs pièces en une seule, réduisant ainsi le poids total du véhicule tout en augmentant le rendement énergétique.

Les matériaux proposés par l'impression 3D se multiplient pour répondre également aux normes des pièces d'extrémité. Shapeways s'est associé à BASF pour fournir un accès à des matériaux haute performance, notamment Ultrasint® PP nat 01 et Ultrasint® TPU01, qui sont bien adaptés aux pièces d'extrémité automobiles fonctionnelles en raison de leur polyvalence et de leur durabilité.

L'Arnite® T AM1210 (P) de DSM est un autre excellent choix de matériaux. Disponible grâce au partenariat de Shapeways avec DSM, ce matériau Arnite est idéal pour les pièces automobiles devant résister à des températures élevées. Cette poudre est facile à imprimer et est également respectueuse de l'environnement, car elle peut être recyclée à travers le processus du lit de poudre.

Que vous soyez dans l'industrie automobile et que vous souhaitiez intégrer l'impression 3D à votre processus de fabrication, ou que vous cherchiez de l'aide pour la fabrication additive pour une autre industrie, nous pouvons vous fournir une solution personnalisée pour vous aider à faire évoluer votre entreprise.

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