3D pour révolution technologique

3D pour révolution technologique

L’impression 3D métal : une technologie d’avenir pour des moteurs plus légers et plus compacts. L’exemple de Renault Trucks.

Une équipe d’ingénieurs et de concepteurs Renault Trucks travaille sur un procédé de fabrication additive qui permet d’accroître les performances des moteurs : l’impression 3D métal. Une technologie d’avenir qui devient aujourd’hui une réalité, des pièces complexes ayant été testées avec succès au cœur d’un moteur Euro 6. Le bureau d’études moteur Renault Trucks de Lyon a fait le pari de la fabrication additive métal en tant que procédé de fabrication des moteurs de demain. Un moteur prototype DTI 5 quatre cylindres Euro 6 step C a été conçu en utilisant exclusivement l’impression 3D. Si le moteur complet a déjà été conçu de manière virtuelle, des culbuteurs et supports de culbuteurs ont été fabriqués par impression 3D métal et testés avec succès au cœur d’un moteur Euro 6, sur banc, durant 600 heures. « Le but de ce projet est de démontrer l’impact positif de la fabrication additive métallique sur la taille et la masse du moteur. Ce procédé nous a permis de diminuer de 25 %, soit 120 kg, le poids d’un moteur quatre cylindres », explique Damien Lemasson, chef de projet chez Renault Trucks. « Les tests effectués prouvent la durabilité des composants du moteur réalisés en impression 3D. Ce n’est pas de la cosmétique. »

La fabrication additive

La fabrication additive métal offre de nouvelles perspectives de développement pour les moteurs thermiques. Ce procédé d’impression, fonctionnant par ajout de matière, couche après couche, permet de réaliser des formes complexes, organiques. Il permet d’optimiser le dimensionnement des pièces et de réduire le nombre d’opérations d’assemblage, donc le nombre de composants d’un moteur. « La fabrication additive permet de s’affranchir des contraintes et de libérer la créativité des ingénieurs. Ce procédé offre une perspective de rupture technologique sur les moteurs de demain, qui seraient plus fonctionnels, plus légers et donc offriraient des prestations optimales », précise Damien Lemasson. Le nombre de composants du moteur DTI 5 a été réduit de 25 %, soit 200 pièces en moins. Pour les transporteurs, les avantages de l’impression 3D métal sont multiples. Ils verraient le coût total d’exploitation de leur flotte de véhicules optimisé : la diminution de la masse moteur autorisant plus de charge utile et une réduction de la consommation de carburant. À court terme, ce procédé de fabrication pourrait être utilisé pour des applications très spécifiques ou pour des petites séries. Après ces premiers essais concluants, les ingénieurs Renault Trucks continuent de travailler sur ce procédé de fabrication afin d’augmenter toujours plus la fonctionnalité des pièces et leurs performances. (Document Renault Trucks)

Sur le stand de Renault Trucks avec un ingénieur maison

L’impression 3D fascine notre monde de l’automobile et particulièrement le secteur de l’après-vente comme nous l’a confirmé l’ingénieur : « Notre principal focus aujourd’hui ? L’après-vente ! » Un sujet pourtant guère abordé dans la filière, mais qui va s’imposer plus vite qu’on ne le croit si l’on considère les avancées présentées par Renault Trucks en manière d’impression 3 D Métal. Les culbuteurs fabriqués ainsi (voir photo) ont été testés, et montés et l’expérience est concluante, puisqu’on ne relève pas de différence de performance, de fiabilité ou de solidité avec les pièces produites de façon traditionnelle en acier. Alors, certes, pour l’heure, l’ingénieur souligne que pour les pièces de fonderie en grande série et pas très complexes, il est préférable, aujourd’hui, de poursuivre la production à l’usine, mais dès que l’on ajoute des fonctionnalités, l’impression 3D apporte beaucoup plus de souplesse et de finesse dans la réalisation. Pour les ingénieurs et bien sûr pour les designers, ce sont des opportunités de choix aussi fascinantes que la réalité virtuelle. Aujourd’hui, les imprimantes 3D ne sont pas encore – à ce que nous savons – suffisamment performantes pour concurrencer les fabrications de pièces en grandes séries. D’abord parce que cela coûte cher, prend du temps (en impression) et que le volume de poudre reste élevé.

Renault Trucks travaille depuis 20 ans dans la stéréolithographie

Par ailleurs, même si, par exemple, Renault Trucks travaille depuis 20 ans dans la stéréolithographie (impression 3D par ajout de matière), il faut former les ingénieurs et les designers à ces nouvelles méthodes et surtout à ce qu’elles peuvent offrir. En 2015, Renault Trucks a formé, ainsi, un pool d’ingénieurs dédiés à cette technologie 3D, dont les travaux ont abouti à la conception du moteur DTI5 et, en corollaire, à la fabrication des culbuteurs. Ces ingénieurs ont été mis en relation avec ceux des fournisseurs partenaires afin d’aborder le projet du nouveau DTI 5 dans toutes ses composantes, car, ne nous leurrons pas, « si l’impression 3D permet de s’affranchir de nombreuses contraintes, elle en amène d’autres avec lesquelles il faut composer ». Pour notre ingénieur, l’expérience menée par Renault Trucks s’énonce ainsi : « le fleuron de notre gamme réalisé avec le fleuron de la technologie ». Reste que les programmes destinés à concevoir les logiciels ne sont pas si faciles que cela à mettre en œuvre et que le travail d’analyse nécessite des ingénieurs et informaticiens de haut niveau. Nul doute que la guerre des cerveaux a déjà été ouverte depuis quelques années, et aussi celle de l’acquisition des sociétés innovantes du secteur. Quand on voit que les groupes Michelin et Bosch, par exemple, ont absorbé des entreprises de conception 3D, on se dit que la fabrication des seuls prototypes– déjà une grande avancée – ne constitue pas l’essentiel de l’ambition de ces spécialistes de la mobilité. Quant à l’après-vente, pourrait-on envisager une nouvelle conception de la gestion des stocks, et de la conservation des pièces pour des véhicules anciens ? Le monde de la technologie est merveilleux !

   Hervé Daigueperce

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