AP Racing remporte de nouveaux marchés grâce à l'impression 3D

À la poursuite de l'outil de ventes parfait

AP Racing, un constructeur automobile basé au Royaume-Uni spécialisé dans les systèmes d'embrayage et de frein hautes performances pour les véhicules particuliers et voitures de course, a participé à tous les championnats de formule 1 depuis 1967. S'efforçant toujours de repousser les limites établies, AP Racing a installé sa première solution d'impression 3D en interne il y a plus de 15 ans pour le prototypage de pièces. Peu de temps après, AP Racing commença à utiliser l'impression 3D pour l'outillage et la fabrication de pièces de production finales.

« Pour remporter un marché avec un important client de F1, notre équipe a décidé de créer un modèle imprimé en 3D à partir de la trace FEA (analyse des éléments finis) d'un composant d'embrayage. Le modèle résultant était tellement précis et réaliste que le client a immédiatement compris nos décisions en matière de conception, et passé commande. »

John Schoon
ingénieur en chef de conception, AP Racing

Rapidement, cependant, la concurrence devint plus difficile et les exigences plus strictes. De plus, la conception d'un système de frein ou d'embrayage est extrêmement complexe, car ses pièces sont exposées à des charges dynamiques caractérisées par des pics de départ très élevés. Lorsqu'elle conçoit des composants tels que des étriers de frein, l'équipe d'AP Racing utilise la méthode d'analyse des éléments finis (FEA) à des fins d'inspection. Cette méthode décompose les objets en parties élémentaires afin de simuler l'effet des contraintes sur le matériau ou la conception. C'est un examen essentiel pour pouvoir déterminer la façon dont les freins et embrayages fonctionneront le mieux sur le véhicule, ainsi que pour visualiser la distribution des charges à travers le composant. Pour mieux présenter ses solutions et se démarquer de la concurrence, AP Racing avait besoin d'une technologie qui pourrait produire simultanément des prototypes très détaillés (résolution de 0,014 mm), précis, multicolores, ainsi que des outils multi-matériaux avancés.

Modèle d'étrier de frein imprimé en 3D

Trace FEA numérique d'un modèle d'étrier de frein.

Donner vie aux idées

Pour aider les clients à apprécier la supériorité des pièces d'AP Racing, l'entreprise a commencé à produire des prototypes avec une Stratasys J750™, la seule imprimante 3D toutes couleurs et multi-matériaux au monde. AP Racing est désormais capable d'imprimer en 3D ses traces FEA pour montrer à ses clients potentiels la viabilité de ses conceptions. « Pour remporter un marché avec un important client de F1 », explique John Schoon, ingénieur en chef de conception chez AP Racing, « notre équipe a décidé de créer un modèle imprimé en 3D à partir de l'analyse des éléments finis d'un composant d'embrayage. La J750 nous a permis de produire un modèle 3D multi-matériaux, multicolore, de l'ensemble du modèle FEA d'une cloche d'embrayage. Le résultat était tellement précis et réaliste dans les couleurs que l'équipe a immédiatement compris les décisions à prendre en matière de conception, et passé commande. »

Pour aider les clients à apprécier la supériorité des pièces d'AP Racing, l'entreprise a commencé à produire des prototypes avec une Stratasys J750, la seule imprimante 3D toutes couleurs et multi-matériaux au monde.

Trace FEA imprimée en 3D d'un modèle d'étrier de frein réalisé avec une imprimante 3D Stratasys J750.

Passer à la vitesse supérieure en matière d'efficacité

Par le passé, AP Racing devait usiner ses prototypes de  étrier de frein, ce qui était coûteux et demandait beaucoup de temps. Aujourd'hui, avec son imprimante J750 en interne, l'entreprise peut fabriquer un prototype de étrier en seulement 24 heures, ce qui représente un gain de temps considérable sans aucune perte de précision.

« Dans le cas des prototypes de étrier de frein, il est essentiel de compter sur une excellente précision, car nous avons besoin d'ajuster le montage de composants internes tels que les joints, pistons, fixations et plaquettes de frein. », explique John Schoon. « Auparavant, nous étions limités par la fonctionnalité des prototypes de étrier de frein que nous imprimions en 3D. Mais aujourd'hui, la J750 nous permet de construire des prototypes d'une grande précision. Le fait de pouvoir imprimer avec plusieurs matériaux à la fois nous a permis de créer des filetages fonctionnels sur le prototype de étrier de frein, et de faire des tests précis au niveau de la suspension des véhicules, en vue de détecter d'éventuels problèmes à un stade très précoce du processus de conception. C'est là un aspect absolument essentiel du succès de nos conceptions. »

AP Racing a également amélioré son efficacité avec la Stratasys J750 dans le domaine des applications d'outillages innovants et avancés. Pratiquement chaque outil créé par AP Racing est unique, et il était auparavant nécessaire de compter sur des fournisseurs externes, ce qui se traduisait par des coûts élevés et des délais de parfois plusieurs semaines. Aujourd'hui, avec la J750, des outils imprimés en 3D peuvent être produits pour une fraction du coût auparavant nécessaire, et ce, en moins de 24 heures.

Les délais et les coûts de production d'AP Racing ont également été réduits au niveau des supports de marquage laser. Ces dispositifs sont très complexes, c'est pourquoi la possibilité de les personnaliser avec un positionnement très précis est un atout précieux en termes de reproductibilité. L'utilisation de méthodes traditionnelles étant coûteuse, l'équipe de John Schoon a développé un modèle plastique personnalisé imprimé en 3D qui a contribué à accélérer la production, pour un coût de seulement 100 £.

Bien d'autres victoires à venir

Les possibilités avancées de la J750 contribuent au brillant avenir d'AP Racing. « La fabrication additive nous offre la liberté de concevoir des outils personnalisés, et en faibles volumes, ce qui était auparavant totalement impensable », affirme John Schoon. « Nous pouvons adapter nos exigences en matière de matériaux pour nous assurer que les outils répondent à nos attentes. Nous pouvons combiner un ABS et un Agilus30™ pour créer des outils à la fois résistants et recouverts d'un matériau de type caoutchouc afin de protéger une pièce de production pouvant ensuite être peinte. »

John Schoon est très optimiste quant à la capacité de l'entreprise en matière de développement de produits. « Il va sans dire que compte tenu du niveau actuel d'intégration de cette technologie dans nos processus et des avantages incalculables qu'elle nous offre, il ne me fait aucun doute que nous renforcerons plus encore son utilisation à l'avenir. »