Fabrication additive: Impression 3D et Industrie 4.0 dans la construction automobile

Dans l’usine du futur, les méthodes de production innovantes apporteront des avantages majeurs qui profiteront principalement aux clients. En jetant un coup d'œil sur cet avenir, nous découvrons les opportunités offertes par la fabrication additive et la nouvelle technologie laser.

Dans l’usine du futur, les méthodes de production innovantes apporteront des avantages majeurs qui profiteront principalement aux clients. En jetant un coup d'œil sur cet avenir, nous découvrons les opportunités offertes par la fabrication additive et la nouvelle technologie laser.

Tout comme la coupe du bois crée des éclats, le forgeage du métal provoque la formation d'étincelles - et ces dernières continueront certainement de se produire si de nouvelles méthodes de production s'implantent dans les usines du monde entier. Cependant, on peut s'attendre à une diminution du nombre d'étincelles volantes, les lasers remplaçant les masses crues chaudes et les matériaux durcis. Les lasers déposent couche par couche de poudre de métal ou de plastique, micromètre à la fois, puis fusionnent pour créer le produit fini.

La fabrication additive - communément appelée impression 3D - est en passe de transformer des idées de la sphère numérique en réalités physiques. Christian Thönes, président du directoire du fabricant d'outils DMG MORI, estime que cette méthode illustre parfaitement la portée physique de la numérisation: «La fabrication additive matérialise les idées des ingénieurs et permet de produire des conceptions bien pensées du monde numérique en le vrai. ”Par exemple, les composants complexes produits à l'aide de la fabrication additive ne doivent plus se composer de 80 pièces individuelles, mais peuvent être créés en une seule pièce continue. Et la forme ne doit plus être un facteur limitant, bien au contraire. Par exemple, des structures empruntées à la nature pourraient permettre une conception plus efficace des refroidisseurs contenant des blocs-piles ou des piles à combustible, permettant ainsi à des conceptions occupant beaucoup moins de place une fois installées, mais néanmoins deux fois plus efficaces que les composants produits traditionnellement.

Photo: Fabrication additive: impression 3D en production (crédit: Porsche)

Au centre de développement Weissach, les ingénieurs de Porsche étudient les procédures

Cette opportunité est nouvelle car la géométrie et la physique imposent des restrictions claires sur ce qui peut être réalisé dans la production «d'usinage» conventionnelle, en utilisant le tournage ou le fraisage. Par exemple, un arbre creux avec des nervures intérieures ne peut tout simplement pas être fabriqué en tournant seul; et même lorsque le tournage est utilisé en combinaison avec le fraisage, les possibilités sont très limitées. La création réussie de tels composants a donc nécessité la combinaison de plusieurs pièces individuelles. Les méthodes de fabrication additive peuvent produire de nouveaux composants extrêmement complexes, à partir de poudre métallique ou plastique, utilisant l'énergie laser. Au centre de développement de Weissach, les ingénieurs de Porsche étudient ces procédures, notamment pour la fabrication d’arbres de rotor pour moteurs électriques. Mais comment ça marche exactement? Il existe actuellement deux méthodes: Dans la procédure poudre et buse, la poudre de métal est dirigée vers une buse via un flux de gaz. La buse et un faisceau laser se focalisent sur le même point, où la poudre de métal est fondue par le laser - la tête de production, composée d'une buse et d'un laser, peut être manœuvrée le long de cinq axes au maximum au cours de ce processus. La procédure au lit de poudre utilise un laser pour fusionner la poudre de métal, qui a été appliquée sur toute la surface, à des points spécifiques; le composant grandit alors en plusieurs couches d’épaisseur comprise entre 20 et 100 micromètres. Cette méthode permet la production de presque toutes les formes imaginables.

Industrie 4.0 dans la construction automobile

Les ingénieurs travaillent dur sur cela aussi. Non seulement ils étudient de manière intensive les moyens d'accélérer la fabrication additive de pièces à usiner, mais les développeurs optimisent également en permanence l'interaction entre les pièces produites de manière traditionnelle et celles créées à l'aide de ces méthodes innovantes. Et la nouvelle technologie facilite également la combinaison de différents matériaux. «Par exemple, un faisceau laser qui génère quelques milliers de degrés Celsius de manière focalisée peut être utilisé pour fondre de l'acier inoxydable avec du plastique», explique Thönes. Du point de vue des gestionnaires, la fusion étroite de techniques de production innovantes et de technologies de l’information de pointe est un élément de l’usine du futur. La manière dont les pièces - et finalement des véhicules entiers - seront produites à l'avenir est résumée sous le terme clé «Industrie 4.0». Cette phrase à la mode fait référence au fait que la production est contrôlée par ordinateur dans une mesure qui dépasse de loin l'activation de fraiseuses ou de robots industriels: la vision ultime consiste à mettre en réseau toutes les machines et stations d'un processus de production. Ce ne sont pas seulement les constructeurs automobiles tels que Porsche qui vont en bénéficier. Les clients bénéficieront également d'avantages tangibles de l'avenir connecté de la production. Par exemple, il sera possible de répondre aux demandes individuelles des clients directement au stade de la production - pas seulement dans les processus de finition ou de fabrication en aval. De plus, les clients pourront modifier les équipements spéciaux, les couleurs, les jantes et les matériaux jusqu’au moment de la production.

Source: Porsche 

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