L’impression 3D dessine l’avenir de l'industrie auto

Clotilde Gaillard
L’impression 3D dessine l’avenir de l'industrie auto

© BMW

Dans le milieu automobile, cette technologie a dépassé le stade technique de la simple fabrication de prototypes. Désormais reconnue comme un moyen de fabrication à plus ou moins grande échelle, l’impression 3D pourrait bien révolutionner, à terme, les chaînes de production de véhicules.
L’impression 3D, également appelée fabrication additive, produit des pièces tridimensionnelles à partir de modèles CAO (ou conception assistée par ordinateur). Contrairement à une impression papier traditionnelle où l’encre est appliquée sur la feuille en jet continu et horizontal, l’impression 3D, elle, dépose le matériau qui composera la pièce couche par couche, à la verticale. Cette technologie, disponible commercialement depuis 1988, ne s’est réellement implantée à l’échelle industrielle que dans les années 2010. « Grâce à plus de matières imprimables, plus de fonctionnalités et plus de possibilités de process », confirme Solideth Chang, directeur des ventes chez ProtoLabs.
Pour cette entreprise américaine adoptant un système de fabrication digitalisé et fabriquant des moules à partir de dessins clients sous 15 jours ouvrés maximum contre 4 à 5 semaines pour un moule à injection classique, l’aventure en 3D a vraiment commencé en 2014. Un peu avant, c’est Formlabs qui avait lancé la première imprimante 3D de bureau, Form 1, en 2012. Vingt ans après, l’impact de la fabrication additive dépasse le cadre professionnel pour s’insinuer dans de nombreux domaines du quotidien, dont les habitacles de nos véhicules. Car, comme le définit Pierre Cerveau, responsable du développement commercial EMEA pour Formlabs : « Aujourd’hui, les imprimantes 3D contribuent à accélérer l’innovation et les progrès récents en appareillage, matériaux et logiciels ont rendu ces outils accessibles à une gamme plus large d’activités. Un nombre croissant d’entreprises les utilisent donc désormais alors qu’ils étaient auparavant réservés à quelques secteurs high-tech. »

Donner du relief à l’innovation automobile

Preuve en est le constructeur BMW qui, en juin 2020, a ouvert son propre centre d’impression 3D, campus comptant plus de 80 employés et plus de 50 solutions de fabrication industrielle. Parallèlement, la technologie PolyJet a permis à la marque Audi de développer la production d’enjoliveurs de roues, de poignées de porte ou même de cabochons de feux arrière tandis que Ford possède dans sa gamme l’une des plus grandes pièces métalliques imprimées en 3D pour l’automobile, à savoir un collecteur d’admission d’air en aluminium de 6 kilos. De son côté, le constructeur General Motors a imaginé, en collaboration avec Autodesk, un support de siège en acier inoxydable imprimé en 3D qui devrait trôner dans ses futures voitures électriques. Quant au fabricant de pneus français Michelin, il a présenté son premier prototype de pneu conçu par impression 3D, Uptis, en 2019.
Bref, si les exemples d’utilisation de la fabrication additive dans le milieu automobile, qu’ils soient concrets ou au stade de projets, sont légion, ce n’est pas pour rien. Les avantages induits par cette technologie sont nombreux et non négligeables. Tout d’abord, l’optimisation de la chaîne d’approvisionnement. « Le fait de pouvoir produire des pièces à la demande peut permettre la réduction, voire même l’élimination, d’inventaires physiques qui prennent de la place », souligne Pierre Cerveau. Qui avance aussi « la possibilité de réaliser de la personnalisation en masse et de prototypage rapide permettant aux constructeurs de démontrer très vite la faisabilité de leurs idées. Or, dans l’industrie automobile, cette validation sans délai est essentielle », rappelle le responsable du développement commercial EMEA pour Formlabs.
Les fabricants de voitures qui cherchent toujours de nouvelles techniques pour réduire le poids de leurs produits afin qu’ils consomment moins trouveront également une solution dans l’impression 3D, « qui limite les assemblages en même temps qu’elle modère les coûts en optimisant les quantités de matières utilisées : une aubaine à l’ère de la réduction des déchets », met en exergue Solideth Chang. Avec sa structure allégée grâce à la fabrication additive, la nouvelle BMW i8 Roadster illustre d’ailleurs parfaitement cette affirmation.

Voir loin et sans contrainte (ou presque)

« La fabrication additive permet aussi aux ingénieurs de concevoir des pièces sans rien s’interdire », note également Kevin Baughey, chef de segment Transport et sports automobiles chez 3DSystems. « Elle permet en effet d’adopter des approches spécifiques d’allègement, de consolidation des pièces, de gestion de l’énergie et de production flexible tout en étant applicable à presque toutes les pièces du véhicule, des éléments métalliques aux polymères structurels, en passant par les rembourrages en mousse, les lentilles transparentes, etc. », liste ce spécialiste de l’équipement automobile.
Une précision dans la conception permise grâce au pendant de l’impression 3D : le scan 3D. Pour cause, « un scanner 3D permet d’obtenir une copie d’un objet plus proche de la réalité que n’importe quel moyen de mesure manuel », observe Jean Colet, spécialiste marketing chez Artec 3D. Fabriquer des pièces en 3D permet également de ne stocker que des fichiers sur un ordinateur au lieu d’emplir un hangar de milliers de références de pièces détachées. « Une bonne façon de contribuer au cycle de l’économie circulaire, d’autant que la diversité des matériaux disponibles pour l’impression 3D commence à répondre aux exigences mécaniques des différents composants d’un véhicule », expose Pierre Cerveau.
« Après, il y a des pièces de voitures qui induisent plus de contraintes mécaniques, notamment celles proches du moteur, soumises à de fortes températures », nuance toutefois Solideth Chang. Le directeur des ventes chez ProtoLabs émet également un autre point de réserve : la production en grande série et sa rentabilité. « Actuellement, la fabrication additive n’est pas encore adaptée à la production de masse. Les coûts du procédé et des matériaux sont les plus grands défis à relever lors de l’emploi de cette méthode », admet BMW sur son site. Pourtant, pour Jean Colet, « c’est le futur de l’industrie automobile, dont le paysage est en train de changer grâce aux fournisseurs d’équipements, de matériaux et de logiciels dont les produits, jusqu’alors réservés aux laboratoires, ont conquis les ateliers de production. » « Cela formera un portefeuille de solutions de fabrication plus efficace et efficient adapté à la chaîne d’approvisionnement de prochaine génération », ajoute de son côté Kevin Baughey.

Retrouvez cet article dans le numéro 272 de L'Automobile & L'Entreprise

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