La fabrication additive gagne du terrain dans l’industrie automobile, en raison des possibilités qu’elle offre pour créer de nouveaux modèles grâce au prototypage. Grâce aux progrès technologiques que cette méthode de fabrication facilite, des pièces d’utilisation finale commencent à être produites, même si les entreprises ne cherchent pas à modifier radicalement leurs chaînes d’approvisionnement et de production.
La fabrication additive leur permet de créer des itérations de conception qui augmentent la qualité du produit final en réalisant des prototypes rentables et extrêmement réalistes qui leur permettent de tester la fonctionnalité complète de la pièce ou de créer un outillage spécifique. Il en résulte des produits plus sûrs, plus propres et plus légers, avec des délais de réalisation plus courts et des coûts réduits.
Les constructeurs automobiles peuvent se différencier de la concurrence de deux manières principales :
– Innovation produit : la fabrication additive permet de fabriquer avec beaucoup moins de contraintes. Cela permet de fabriquer des produits présentant des caractéristiques personnalisées et des fonctionnalités améliorées (par exemple, un câblage électrique intégré dans des structures creuses), une réduction du poids (structures en treillis) et des géométries complexes que les méthodes de fabrication traditionnelles ne peuvent reproduire.
– Transformer la chaîne d’approvisionnement : en optimisant le processus de prototypage et en augmentant la qualité des produits finaux, la fabrication additive réduit le temps de production, ce qui permet une meilleure réactivité au marché. De plus, en n’utilisant que le matériau juste pour la création des pièces, elle contribue à la réduction drastique des déchets et des matières premières. Ainsi, les coûts de manutention sont réduits tandis que la production s’adapte à la demande et que les coûts d’inventaire sont réduits.
Les pièces d’utilisation finale – un segment en pleine croissance
Comme nous venons de le voir, la fabrication additive est initialement adoptée parce qu’il s’agit d’une technologie qui permet, entre autres, de réaliser des itérations de conception, de créer des prototypes à moindre coût et de créer des pièces d’outillage spécifiques.
Cependant, la fabrication de pièces d’utilisation finale devient l’une des fonctionnalités les plus intéressantes de la fabrication additive. En effet, si l’on tient compte d’un rapport publié en 2019 par SmarTech Publishing, on apprend que les prévisions annoncent 9 milliards de dollars de revenus issus de la production de pièces d’utilisation finale, contre 1,39 milliard de dollars en 2019.
Qu’est-ce que cela nous apprend sur la fabrication additive dans ce secteur ?
En dehors du prototypage rapide, de plus en plus d’OEM (Original Equipment Manufacturers) se tournent vers l’impression 3D pour développer des pièces d’utilisation finale.
La raison de ce changement se trouve dans une quête croissante d’innovation face à la compétitivité du marché automobile. Augmenter de façon spectaculaire les performances d’une pièce en réduisant son poids est l’un des moyens de répondre à ce besoin d’innovation (et la fabrication additive répond à ce besoin). La réduction du poids des pièces permet également de réduire la consommation de carburant.
En ce sens, grâce aux logiciels de conception industrielle, la fabrication additive dispose d’outils de conception générative, d’optimisation topologique et de création de treillis, qui permettent tous de réduire considérablement le poids final des pièces (et d’améliorer leur fonctionnalité). Les défis de la fabrication de pièces légères sont facilement résolus par la fabrication additive grâce à des caractéristiques telles que la consolidation de plusieurs pièces en une seule conception. Cela signifie que la complexité des processus d’assemblage disparaîtrait dans le cas où il faudrait fabriquer un grand volume de pièces, par exemple.
En outre, la fabrication additive permet également des niveaux élevés de personnalisation, ce qui est essentiel dans un secteur comme celui des voitures de luxe. Certains constructeurs de voitures de luxe utilisent déjà la FA pour offrir des conceptions spécialisées adaptées aux besoins individuels des clients. En quoi la FA diffère-t-elle des méthodes de fabrication traditionnelles ? Par exemple, les délais, qui sont très compétitifs grâce à la fabrication additive. Le coût de production de ces pièces est également un facteur de différenciation.
Applications de la fabrication additive dans le secteur automobile
L’industrie automobile est l’un des secteurs d’application qui exploite au mieux les avantages de la fabrication additive. Nous tenons donc à mentionner quelques-unes des principales entreprises automobiles qui utilisent la FA :
Audi et les solutions Stratasys : la multinationale allemande a décidé il y a quelques années d’accélérer la conception automobile et a donc choisi d’utiliser les solutions Stratasys. Ils ont par la suite ajouté une imprimante de fabrication additive à leur chaîne de production, ce qui leur a permis d’étendre la production de modèles tels que les cache-roues, les grilles, les poignées de porte ou même les cabochons de feux arrière, qui sont habituellement fabriqués en plastique transparent. Grâce à la fabrication additive, ils ont accéléré la conception et la création des pièces finales, répondant ainsi à la demande des clients.
BMW, 25 ans de fabrication additive : l’entreprise allemande a été l’une des premières à intégrer la fabrication additive et a ouvert en 2020 son propre centre de fabrication additive. En effet, son modèle i8 Roadster intègre des pièces très légères (beaucoup plus légères que d’habitude), en plus du poids réduit et de la plus grande résistance de certaines de ses pièces.
Pièces de freins Bugatti : Bugatti, filiale du groupe Volkswagen, est un constructeur de voitures de luxe et de course. Début 2018, l’entreprise a annoncé qu’elle avait commencé à développer certaines pièces avec la fabrication additive. Plus précisément, elle s’est tournée vers la fabrication additive de titane pour rendre les étriers de frein plus légers.
Ferrari et la fabrication additive métallique : le constructeur italien a utilisé la fabrication additive métallique pour concevoir les pistons de l’un de ses moteurs. En utilisant une machine EOS et de la poudre de titane, la fabrication additive lui a permis de créer une pièce beaucoup plus complexe, plus solide et plus légère, en utilisant également l’optimisation topologique. Le constructeur automobile a également conçu des pédales de frein et les a imprimées via FA avec une structure creuse.
Ford réalise des projets imprimés en 3D : le collecteur d’admission d’air en aluminium, l’une des plus grandes pièces métalliques imprimées en 3D pour la voiture, se distingue.
General Motors crée un support de siège : En collaboration avec Autodesk, le constructeur General Motors a mis au point un support de siège imprimé en 3D et fabriqué en acier inoxydable pour ses futures voitures électriques.
Lamborghini personnalise son Sian Roadster : Lamborghini offre à chaque acheteur du Sian Roadster un choix total d’intérieur ; il offre également un choix de peinture. Les bouches d’aération nouvellement conçues ont été imprimées en fabrication additive et permettent aux clients de les personnaliser, entre autres, en intégrant leurs initiales dans le design.
McLaren et son dernier modèle 720S : la société britannique McLaren a également intégré la fabrication additive dans le processus de fabrication de son modèle 720S.
Mercedes développe des pièces détachées en métal : Après avoir réussi à produire des pièces de camion en plastique, Mercedes produit désormais des pièces de camion en métal.
Michelin fabrique des pneus en 3D : le fabricant français de pneus Michelin a dévoilé son premier prototype de FA en 2019. Appelés Uptis (système de pneu anti-crevaison), ces pneus ont été conçus pour être sans air afin de réduire le risque de crevaison et d’autres défaillances sur la route.
MINI se lance dans la personnalisation : les clients MINI ont la possibilité de personnaliser leur véhicule en concevant eux-mêmes la bande latérale côté passager et les inserts latéraux.
Porsche optimise les pistons de ses voitures de sport : Porsche utilise la technologie de la fabrication additive depuis le début des années 1990. Récemment, le géant de l’automobile a créé pour la première fois des pistons de moteur avec de la FA. Les composants fabriqués avec cette technologie ont été conçus pour le moteur haute performance de la Porsche 911 GT2.
SEAT ouvre un centre de fabrication additive : Le centre de fabrication additive de SEAT abrite plusieurs solutions de fabrication additive. Il s’agit notamment d’une HP Multi Jet Fusion, d’une machine SLS, de 6 imprimantes 3D FDM et d’une solution PolyJet.
Quel est l’avenir du secteur ?
Pour assurer leur croissance et s’adapter aux besoins, les constructeurs automobiles vont devoir explorer de nouveaux modèles économiques. Ils doivent ouvrir leur esprit et si les techniques de fabrication traditionnelles sont profondément ancrées dans le secteur et continueront à occuper une position dominante dans l’industrie automobile, la fabrication additive gagne du terrain à pas de géant. Si cette technique de fabrication ne restera pas la seule à l’avenir, elle jouera néanmoins un rôle quasi-prioritaire dans le façonnement du paysage automobile mondial.
La priorité accordée aux cycles de développement courts et la réduction des coûts sont les objectifs de l’AF. Même avec l’avènement de l’industrie de la voiture électrique, qui s’intéresse de près à ces techniques de fabrication car elles sont considérées comme une solution pour accélérer la production de pièces beaucoup plus légères, une valeur clé pour prolonger les performances et la durée de vie des batteries.
