La fabrication additive pour des pièces de véhicules de série ?

Produit en impression 3D par GM et Autodesk, ce support de siège est 40 % plus léger et 20 % plus résistant que la pièce d'origine. Il regroupe également 8 composants différents en un seul.

Différentes présentations au congrès « SIA Multi-Material » organisé les 20 et 21 mars dernier à l’ESTACA ont clairement indiqué que la fabrication additive va entrer dans la production automobile de façon disruptive.

De multiples progrès dans les aciers, alliages d’aluminium, composites et quelques matériaux plus confidentiels ainsi que des améliorations de procédés de développement et de production ont été mis en évidence au congrès de la SIA (Société des Ingénieurs de l’Automobile). Face à ces évolutions graduelles, la fabrication additive (FA) se présente comme une technologie de rupture qui va bousculer une industrie conservatrice mais malgré tout consciente du départ à ne pas rater.

La FA est déjà utilisée par les constructeurs et équipementiers pour produire des pièces en petit nombre d’exemplaires et sans contraintes de temps de production, par exemple pour des prototypes, des maquettes ou des outillages. A moyen terme, cette technologie semble désormais inéluctable aussi en production des véhicules.

Sa promesse est principalement l’allégement, d’une part parce qu’il est possible de mettre de la matière uniquement là où elle est nécessaire, sans contraintes de fonderie ou d’usinage, et d’autre part parce qu’elle permet la conception générative : le concepteur renseigne le logiciel sur des paramètres tels que les contraintes mécaniques, thermiques ou dimensionnelles (points de fixation par exemple) ainsi que les matériaux et les méthodes de fabrication à utiliser, voire le budget, puis une forme finale est déterminée. Le résultat donne parfois des formes semblant venir d’une autre planète, inimaginables par un cerveau humain.

Déjà en production pour des pièces de véhicules

Quelques applications sont déjà sur les routes. Dans le domaine de la décoration, Mini et DS ont proposé des incrustations en FA de plastique sur des série limitées. General Motors produira pour un futur véhicule électrique un support de siège en aluminium qui regroupe 8 composants différents en une seule pièce, avec à la clé un allégement de 40 % et une augmentation de coût par rapport à la pièce d’origine de 20 %.

BMW est probablement le plus avancé sur le sujet. Son i8 Roadster comporte une fixation du couvercle d’armature du toit souple et deux guides de vitre coulissante en FA d’aluminium. Un noyau de forme particulièrement complexe, obtenu par FA, est intégré dans le moule de fonderie de la culasse du 6-cylindres 3.0 biturbo des nouvelles X3 M et X4 M, ce qui l’allège et permet d’y inclure des conduits optimisant le contrôle thermique.

Afin de limiter le temps de cycle qui est encore trop long pour de plus grandes séries, toutes ces pièces sont produites sans support (des supports ajouté par l’imprimante sont parfois nécessaires pour éviter l’effondrement de la pièce), avec peu ou sans usinage et sans opération de finition.


A moyen terme, les temps de cycle seront réduits avec des imprimantes plus rapides, disposant notamment de plusieurs rayons laser dans le cas de l’impression de métal, et par une meilleure intégration des imprimantes dans la chaîne de production où des bras robotisés pourront déplacer les pièces à chaque étape de fabrication : imprimante, finition, usinage, traitement thermique, etc. Thomas Weitlaner, directeur de développement de l'activité chez EOS, a annoncé au congrès que la société avait un projet de production d’une pièce en 9 s seulement pour 2021.

La culasse du 6-cylindres 3.0 biturbo des nouvelles BMW X3 M et X4 M est produite en fonderie dans un moule intégrant un noyau de forme particulièrement complexe obtenu par FA

  Yvonnick Gazeau