Impression 3D de pièces hybrides pour l’automobile

On observe qu’environ 30 000 composants sont utilisés pour la production d’un véhicule moderne. Ces composants sont de tailles différentes et conçus à l’aide de matériaux variés (plastique, métal…). Les technologies d’impression 3D industrielle sont aujourd’hui capables d’intervenir dans le processus de production de pièces automobiles, notamment pour la réalisation de prototypes fonctionnels permettant de valider des concepts et d’accélérer la commercialisation de nouveaux produits.

Prototypage fonctionnel et impression 3D grand format

Le fait d’utiliser l’impression 3D comme un outil de conception et de prototypage rapide et fonctionnel permet aux industriels du secteur automobile d’obtenir rapidement et à moindre coût des impressions 3D de pièces test en ayant une grande liberté de design. Si cela reste compliqué d’obtenir des pièces finies en grand format pouvant être utilisées directement pour la conception finale des véhicules, il serait tout de même intéressant de pouvoir rapprocher au plus près les propriétés mécaniques des prototypes de celles du matériau final utilisé pour la réalisation de la pièce.

Exemple du collecteur d’échappement

Le collecteur d’échappement est une pièce indispensable dans la production d’un véhicule. Cette pièce, lorsqu’elle est bien conçue, permet d’améliorer considérablement les performances du moteur et de réduire le son émis lors de l’échappement des gaz. Son utilisation nécessite une haute résistance aux températures ainsi qu’une résistance mécanique élevée. De nombreux tests doivent donc être effectués afin de valider le design et la forme optimale de cette pièce avant de procéder à sa fabrication par coulée de métal. L’impression 3D peut intervenir à ce niveau afin de créer des pièces grand format, à bas coût, en diminuant la durée du développement produit.

Conception hybride à l’aide du placage métallique et de l’impression 3D 

Afin de réaliser des prototypes rapides et fonctionnels d’un collecteur d’échappement, les sociétés BigRep, fabricant d’imprimantes 3D grand volume et Polymertal, spécialiste du placage métallique, ont imprimé et recouvert d’une couche de nickel un collecteur d’échappement à taille réelle. L’objectif recherché était d’imprimer en 3D une pièce fonctionnelle possédant des caractéristiques mécaniques les plus semblables possibles à cette d’une pièce réalisée en métal coulé.

 Paramètres d’impression

• Imprimante 3D : BigRep STUDIO
• Matériaux : PLA/PRO-HT
• Temps d’impression : 15 h
• Epaisseur de couche : 0.3 mm
• Diamètre buse : 0.6 mm
• Coût du matériau : moins de 20€

Paramètres de placage métallique

• Technique : Direct Metalization plating
• Matériau : Nickel
• Epaisseur du placage : 20 microns

Avantages du prototype hybride

• Amélioration de la résistance à la chaleur
• Amélioration de la résistance chimique
• Amélioration de la résistance de la pièce

Résultats du prototypage fonctionnel hybride

Les résultats obtenus par la combinaison de l’impression 3D et du placage métallique démontrent l’utilité de ce processus pour la conception de prototypes de pièces automobiles. Réduction du temps de fabrication, diminution des coûts et liberté de design pour l’optimisation des pièces : les entreprises utilisant l’impression 3D industrielle dans leur processus de fabrication de produits et pièces possèdent un avantage concurrentiel important sur le marché de l’automobile.

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