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Automobile Études de cas

Le prototypage est le secret des belles voitures

Les géants de l'automobile BMW et Jaguar Land Rover — ainsi que de petits fournisseurs de pièces de rechange comme Minimizer — ont découvert que l'impression 3D accélère à elle seule la conception automobile et la fabrication.

Modèle en 3D de bouche d'air pour Jaguar

Contexte

Jaguar Land Rover a installé une Objet Connex500 durant l'été 2008. Cette imprimante 3D a été choisie pour sa capacité multi-matériaux, qui combine deux matériaux différents et fait appel à ses meilleurs attributs pour fournir des modèles de qualité supérieure.

Les deux marques mondiales renommées Jaguar et Land Rover ont été rassemblées en 2000, d'abord sous l'égide de la Ford Motor Company et désormais sous l'aile britannique du groupe indien TATA.

Ces deux marques ont vu le jour avec des perspectives totalement différentes. La première Jaguar, la SS100, a été lancée en 1935 et était la première voiture sportive disponible à dépasser les cent milles à l'heure. Dotée de lignes classiques et affichant des performances élevées, elle a inspiré une ligne remarquable de voitures Jaguar jouissant d'une réputation reposant sur la vitesse, le confort et les victoires sportives.

Par contre, la première Land Rover 80 Series 1, fabriquée en 1948, présentait des qualités tout à fait différentes. Il s'agissait d'un ‘véhicule multifonction’ doté d'un design robuste sans fioritures et de capacités tout-terrain. À l'heure actuelle, huit lignes de véhicules sont produites par Jaguar Land Rover (JLR). Pour s'assurer que ces lignes maintiennent leur position privilégiée sur le marché, près de 20 % de la main-d'œuvre de Jaguar Land Rover’ est chargée du développement de produits, utilisant les techniques CAO les plus récentes, ainsi que le prototypage et l'outillage en interne pour réaliser les conceptions rapidement. En plus de la réalisation de modèles CNC et d'une métallerie et d'un outillage parfaitement équipés, les capacités de prototypage comprennent plusieurs machines RP utilisant le SLA, la soudure laser et les technologies d'impression de polymère.

Prototypage de pièces directement à partir de données CAO

Modèle 3D de pièces automobiles

Jaguar Land Rover s'est doté de la Connex500 d'Objet en 2008 pour étendre ses capacités de prototypage rapide à base de résine. La capacité de créer des modèles directement à partir de données CAO avec des matériaux élastomères et de type caoutchouteux, et de produire des mécanismes était un autre avantage clé qui pouvait contribuer à réduire les cycles de développement. Pour prouver son efficacité, l'imprimante Connex d'Objet a d'abord été utilisée pour produire un assemblage complet de bouche d'air destiné à une Range Rover Sport. Cet assemblage a été modélisé à l'aide de matériaux rigides pour la cage et les valves de dérivation d'air, et de matériaux de type caoutchouteux pour les boutons de commande et l'étanchéité à l'air. Jaguar Land Rover a été en mesure d'imprimer la bouche d'air intégrale, en tant que pièce de fonction, en un seul processus. Après l'impression, le modèle a été retiré de la Connex d'Objet, nettoyé et testé immédiatement, démontrant que les charnières placées sur les valves étaient opérationnelles et que le bouton de commande présentait l'apparence et la sensation adéquates.

L'atout principal de l'imprimante 3D est sa technologie jet d'encre 3D. En injectant deux matériaux modèles distinctifs aux combinaisons présélectionnées au sein d'une structure de matrice, il est possible de créer plusieurs matériaux flexibles et rigides proposant diverses propriétés mécaniques et physiques, ainsi que plusieurs finitions. Grâce à cette technologie’, la Connex de Jaguar Land Rover a accumulé 5 000 heures de fonctionnement, imprimé plus de 2 500 pièces et utilisé 600 kg de résine. Pendant tout ce temps, l'imprimante 3D Connex’ d'Objet n'a exigé que peu de maintenance et le remplacement de cinq têtes d'impression, selon les intervalles recommandés par Objet pour obtenir une qualité optimale constante. Elle apporte ainsi une preuve supplémentaire de sa productivité et de sa fiabilité.

Le nombre de pièces produites sur la Connex d'Objet n'a eu de cesse d'augmenter lorsque l'équipe a découvert de nouveaux moyens de tirer profit des’ capacités de l'imprimante 3D. Ces chiffres ne représentent encore qu'un faible pourcentage des 30 000 pièces prototypées par Jaguar Land Rover chaque année. Un grand nombre d'entre elles sont cependant soudées au laser. Pour les pièces à base de résine, la tendance favorise l'imprimante Connex d'Objet, qui prend désormais plus d'un tiers de la production à son compte. Il est intéressant de noter que la Connex d'Objet est souvent utilisée pour produire des pièces rigides d'un seul matériau en raison de sa vitesse et de la simplicité de son traitement. En mode multi-matériaux, elle est utilisée pour une vaste gamme d'activité. Ces activités comprennent les concepts de style et de HMI (interfaces homme/machine), tels que les boutons, les interrupteurs et les & porte-clés.

Tests d'assemblage et fonctionnels

Modèle sportif Jaguar Land Rover

Le surmoulage fait également partie des fonctions importantes du système d'impression 3D d'Objet. Deux matériaux sont utilisés sans être mélangés, afin de créer, par exemple, un couvercle doté d'un dispositif d'étanchéité en caoutchouc. Une fois nettoyé, l'assemblage peut être directement utilisé pour les tests d'assemblage et fonctionnels. D'autres domaines clés de l'utilisation de l'imprimante Connex d'Objet comprennent le développement de dispositifs d'étanchéité des portes et de soufflets de protection, qui nécessite l'utilisation du matériau non rigide Tango Black Plus, et plus récemment, la création de pièces destinées au test fonctionnel.

Le département style de Jaguar Land Rover est le principal utilisateur des capacités de la Connex d'Objet. Plus de la moitié des pièces produites sur l'imprimante 3D d'Objet est destinée au studio de conception afin de finaliser de nouvelles propositions de conception.

Un bon exemple fut la création d'un système de nettoyage complet de phares télescopiques s'étendant pour laver les phares au rythme d'une fois sur cinq par rapport au nettoyage du pare-brise. Les éléments imprimés sur la Connex d'Objet ont démontré qu'ils étaient suffisamment robustes lors de tests rigoureux, permettant à la conception d'être testée avant d'être menée à la phase onéreuse de l'usinage.

Les différents attributs de la Connex d'Objet entrent clairement en jeu de différentes façons pour les applications mentionnées ci-dessus. Mais en résumé, les principaux avantages offerts à Jaguar Land Rover sont une bonne définition des pièces alliée à un excellent contrôle de la précision et des dimensions, mais également une rotation rapide due à la simplicité du fonctionnement et du processus de nettoyage, ainsi qu'à la vitesse de production élevée. Plus spécifiquement, l'imprimante 3D Connex d'Objet a fait forte impression grâce à sa faculté d'effectuer le prototypage de pièces directement à partir de données CAO, lequel aurait été beaucoup plus long et coûteux en suivant d'autres méthodes.

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