QUAND UN VEHICULE CLASSIQUE RENCONTRE LA TECHNOLOGIE DU FUTUR : LA STRUCTURE AVANT DU VW CADDY REPENSE A L’AIDE DE L’IMPRESSION 3D
Individualiser, Intégrer, Innover :
Le projet collaboratif 3i-PRINT met en lumière le potentiel de l’impression industrielle 3D
Le 5 septembre 2017, à Krailling en Allemagne – Altair, APWORKS, csi entwicklungstechnik, EOS GmbH, GERG et Heraeus ont utilisé la structure avant d’un VW CADDY classique pour démontrer l’immense potentiel que représente l’impression industrielle 3D dans le secteur automobile.
A la fois très légère et stable, la structure présente également un haut degré d’intégration fonctionnelle. Dans ce projet de développement, conduit à plusieurs et intitulé 3i-PRINT, les entreprises impliquées ont couvert chaque étape de développement du processus, depuis la conception, la simulation, l’optimisation et la fabrication jusqu’à l’étape de postproduction de la pièce. Depuis l’élaboration du design conceptuel jusqu’au véhicule final, le projet a été réalisé en seulement 9 mois.
Ce que représente la fabrication additive pour l’industrie automobile
En conduisant l’innovation et en ayant un impact décisif sur les processus de développement dans les prochaines années, l’impression industrielle 3D, également appelée Fabrication Additive (FA), jouera un large rôle dans la fabrication à grande échelle.
La technologie est déjà déployée dans un large éventail d’industries. La constante évolution des techniques de production et de conception utilisant la fabrication additive permettra à cette technologie d’être encore plus économe et efficace dans le futur. En d’autres termes, l’utilisation de l’impression industrielle 3D continuera de croître et l’industrie automobile devrait connaitre le même dessein. Afin de conduire l’innovation et de mettre en forme, de manière décisive, les processus de développement, il est essentiel d’explorer toutes les possibilités dans les champs de la conception et de la fabrication additive.
En allant bien au-delà des considérations sur la mécanique des structures et sur l’allégement de la construction, la fabrication additive dans l’ingénierie automobile représente une véritable proposition de valeur ajoutée.
L’intégration fonctionnelle, permettant d’implémenter autant de fonctionnalités techniques que possible avec peu de composants et d’offrir une valeur ajoutée, est un avantage additionnel clé qui rend l’usage de l’impression 3D rentable pour l’industrie automobile. Avec ce concept d’utilitaire, le projet 3i-PRINT a pour objectif de démontrer les possibilités technologiques futures.
Conception organique pour structures portantes
Au regard de la tendance actuelle et croissante allant vers davantage d’électrification dans le secteur automobile - notamment au niveau du groupe motopropulseur et des actionneurs - la gestion du chauffage, la réduction de l’espace de conception et, d’une manière plus générale, l’allégement ont été des points déterminants lors de la conception de la section frontale. De plus, les prérequis en matière de sécurité, de performance et de confort ont également été pris en compte.
Il en résulte : les éléments de la face avant réalisés à l’aide de la fabrication additive sont des structures portantes qui incluent des fonctions de refroidissement passif ou actif – par exemple avec un flux d’air de refroidissement dirigé vers les batteries et les systèmes de freinage.
De plus, des fonctions en lien avec le chauffage, la sécurité passive et le stockage des fluides ont également été intégrées dans la conception organique du module de face avant. Cette conception a volontairement été orientée vers une réduction de charges. Un exemple de cette intégration de fonctions additionnelles dans la structure est le réservoir du liquide lave-glace qui a pu être intégrée dans la tourelle d’amortisseur lors de l’optimisation topologique.
La combinaison d’expertises tout au long de la chaîne de fabrication
En ayant ces objectifs en tête, les experts de csi entwicklungstechnik ont ainsi élaboré, développé et construit cette structure frontale. L’entreprise développe des modules hautement qualitatifs pour caisses de véhicules, ainsi que des intérieurs et extérieurs, à la fois, pour les constructeurs et les fournisseurs du secteur automobile. GERG est un fournisseur de solutions innovantes dans le domaine du prototypage et des petites séries pour les industries automobile et aéronautique.
Dans ce projet, GERG était en charge de relier les composants en fabrication additive à la création de la structure finale.
En se focalisant sur le développement et sur la large utilisation des technologies de simulation pour synthétiser et optimiser conceptions et processus, les solutions logicielles d’Altair ont permis de concevoir, d’optimiser, de simuler et de développer la structure.
Après le succès rencontré lors de la simulation et de la réalisation du concept, APWORKS s’est chargé du dimensionnement des composants pour l’impression 3D. APWORKS apporte sa connaissance dans la préparation de l’impression et se charge de la fabrication additive des éléments de la structure. En tant que filiale d’Airbus, la société est particulièrement familière des processus de fabrication de pointe et permet à bon nombre d’industries de mettre à profit les meilleurs concepts issus du secteur aérospatial.
Pour l’impression de l’avant, APWORKS s’est appuyé sur un système développé par EOS, un fournisseur leader technologique dans le domaine de l’impression 3D de métaux et polymères. Heraeus, spécialiste des poudres métalliques, a fourni et qualifié l’alliage d’aluminium hautement résistant, Scalmalloy
®, notamment développé par APWORKS pour fabriquer les composants.
APWORKS assure le support du processus d’impression en développant le paramétrage de l’impression idéale pour le système EOS M 400.
Grâce à l’usage combiné de la fabrication additive et de ce matériel innovant, le projet démontre, avec succès, les possibilités de l’intégration fonctionnelle que les méthodes de fabrication traditionnelle ne peuvent offrir.
Le projet 3i-PRINT, un forum pour la conception de prototypes innovants
Initié par csi entwicklungstechnik, le projet 3i-PRINT agit comme une plateforme agile d’ingénierie pour la Recherche et le Développement permettant l’élaboration de concepts de prototypes innovants.
L’idée est fondée sur l’utilisation de nouveaux outils de développement et de méthodes incluant l’impression industrielle 3D. L’objectif de ce projet est de démontrer et de pleinement exploiter le potentiel de méthodes de fabrication de pointe. Le projet 3i-PRINT est une plateforme ouverte à la collaboration qui permet l’implémentation rapide de nouvelles idées.
Stefan Herrmann, responsable de la conception allégée dans l’équipe Caisse en blanc chez csi a dit : "Nous sommes heureux de vous présenter cet utilitaire avec une structure avant exemplaire, fabriquée additivement. Cette nouvelle structure et le contraste entre l’ancien et le nouveau modèle fait l’impressionnante démonstration du potentiel de ce que l’impression 3D et l’intégration fonctionnelle permettent, et particulièrement, pour l’industrie automobile.’’
Il continue: "Je voudrais également souligner l’agilité et la rapidité avec laquelle la feuille de route a été suivie : depuis l’idée première jusqu’au véhicule fini, ce projet a été finalisé en seulement 9 mois. Chaque entreprise participante est leader sur son marché. La collaboration exceptionnelle et l’expertise combinée a contribué à faire du projet 3i-PRINT un succès retentissant."
Ce VW CADDY sera prochainement présenté et exposé lors de Converge 2017 à Essen et du formnext 2017 à Francfort.
Pour plus d’information, vous pouvez visiter : www.3i-print.com.
A propos d’Altair
Fondé en 1985, Altair est spécialisé dans le développement et l’application de technologies de simulation pour synthétiser et optimiser les conceptions et les processus de prise de décisions pour améliorer les performances des entreprises. Société privée avec plus de 2 600 employés, le siège social d’Altair est situé à Troy, Michigan (Etats-Unis) avec plus de 67 bureaux à travers 23 pays, et accompagne plus de 5 000 clients corporates à travers de vastes réseaux industriels. Pour en savoir, rendez-vous sur notre site www.altair.com.
A propos d’AIRBUS APWORKS GmbH
Ent ant que filiale à 100 % d’Airbus, AIRBUS APWORKS GmbH fait la preuve que les technologies de l’aérospatial sont accessibles pour toute industrie. En se focalisant sur l’impression métallique 3D (Fabrication additive), cette société couvre l’ensemble de la chaine de valeur, depuis l’optimisation des composants et la conception des pièces jusqu’au choix des bons matériaux, depuis le prototypage jusqu’à la production de série qualifiée. http://www.apworks.de/en/
A propos de csi entwicklungstechnik GmbH
csi entwicklungstechnik GmbH, partenaire en matière de développement pour l’industrie automobile, emploie environ 600 personnes et a son siège social à Neckarsulm en Allemagne. Les plus grands constructeurs automobiles et de nombreux fournisseurs font confiance au savoir-faire de csi lors du développement de modules de surface complets, de caisses en blanc, d’extérieur, d’intérieur et de l’électronique. www.csi-online.de
A propos d’EOS
EOS est un fournisseur possédant une position mondiale de leader en matière d’impression 3D de métaux et de polymères. www.eos.info
A propos de Modell- und Formenbau Blasius Gerg GmbH
Gerg fabrique, à la fois, des composants et des assemblages sous la forme de prototype ou en petite série pour les industries automobile et du sport mécanique et également des composants de précision pour les technologies aérospatial et médicale. www.gerg.de/en/
A propos d’Heraeus
Heraeus, dont le siège technologique est à Hanau en Allemagne, est une entreprise leader et internationalement reconnue.www.heraeus.com