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La fabrication additive pour créer des pièces légères de véhicules électriques

La fabrication additive pour créer des pièces légères de véhicules électriques


« Grâce à l’impression 3D, nous pouvons concevoir des pièces qui conviennent à nos besoins spécifiques au lieu de concevoir la voiture autour des pièces. »
Aldus von der Burg, KU e-Racing

Spécialisée dans la production de voitures de course électriques, l’équipe de course de voitures électriques de l’Université de Kingston (KU e-Racing) s’est rapidement imposée comme un leader dans le domaine. En 2013 et 2014, elle a été nommée comme l’équipe ayant obtenu le score le plus élevé durant la compétition annuelle Formula Student qui s’est déroulée à Silverstone.

Fondée en 2012, la société basée à Londres a produit deux voitures électriques. La première est équipée d’un certain nombre de pièces métalliques et d’une prise d’air nécessitant une pompe fonctionnant de manière constante. Celle-ci devait être remplacée fréquemment en raison de la surchauffe. La seconde intègre plusieurs pièces produites grâce à l’impression 3D dans le but de réduire leur poids global et d’améliorer la vitesse de la voiture.

Minimiser le poids et réduire le délai de production

« La fabrication additive est un moyen évident permettant de réduire le poids de la voiture », explique Alde von der Burg, chef d’équipe au KU e-Racing. « En remplaçant les pièces en métal par des composants en plastique imprimés 3D qui sont robustes, mais très légers, nous avons réussi à diminuer le poids global de la voiture. Grâce à la précision de l’impression 3D, nous pouvons concevoir, imprimer 3D et tester des pièces qui sont ajustées directement sur la voiture et qui peuvent supporter les contraintes de la course automobile. »

Selon von der Burg, l’impression 3D permet à l’entreprise d’éviter les inexactitudes de fabrication coûteuses dans la mesure où son revendeur partenaire peut réaliser simultanément de nombreuses itérations de modèles pour une pièce. Ceci élimine le temps de travail nécessaire et réduit le temps de production d’environ 40% par rapport à la fabrication traditionnelle.

Plus de créativité par rapport à la fabrication traditionnelle

Avec son imprimante 3D Stratasys, KU e-Racing crée des prototypes qui se comportent exactement comme le produit final. Par exemple, la société a imprimé 3D le support du bouton d’arrêt et le boîtier de commutation principal avec du thermoplastique de production ABSplus.

« En utilisant le processus de fabrication additive, nous avons été en mesure de dépasser notre préoccupation principale en matière de développement en fabriquant des pièces qui pourraient résister au rythme exténuant et à la chaleur de la course automobile », dit von der Burg. « Grâce à la robustesse de nos pièces imprimées 3D, les résultats ne nous ont pas déçus, principalement le support du bouton d'arrêt qui avait besoin de résister à des chocs brutaux lorsqu’on appuie dessus de force durant une situation d’urgence. »

Durant le processus de conception, KU e-Racing a également pu produire des pièces plus complexes que celles offertes par les méthodes de fabrication traditionnelles. Cela se passait soit en interne, soit chez un revendeur Stratasys, soit chez un fournisseur. Le boîtier d’un ventilateur d’échappement a été imprimé 3D avec de la résine haute performance ULTEM 9085. Celle-ci est idéale pour les applications automobiles grâce à son taux FST (flamme, fumée et toxicité) et son rapport résistance-poids. Un système d’admission d’air a également été imprimé 3D avec du PC-ABS sur un système de production 3D Fortus 400mc de son revendeur, Laser Lines.

« La technologie d’impression 3D FDM nous permet de profiter d’une grande liberté de conception créative sans les limites et les contraintes imposées par la fabrication traditionnelle », dit von der Burg. « Avec l’impression 3D, nous pouvons concevoir des pièces qui sont adaptées à nos besoins spécifiques au lieu de concevoir la voiture autour des pièces. »

Dans un effort de contourner les restrictions causées par sa première génération de prise d’air, KU e-Racing a repensé et imprimé 3D un ventilateur pour radiateur automatisé, avec une face ouverte. Ceci évite la restriction de l’air entrant à haute vitesse et améliore directement le flux d’air global du système. La haute résistance à la chaleur du matériau PC-ABS assure que la prise d’air soit suffisamment robuste pour supporter les hautes températures et les vibrations constantes de la course automobile.