La nouveauté réside dans la chaîne de fabrication.
Après 34 mois de travaux, HÖRMANN Vehicle Engineering (HVE) et les partenaires de son consortium ont achevé 3D-FiberTrain, un projet de recherche consacré à la production sans outillage de composants de peau extérieure de grande dimension et fortement sollicités, destinés aux véhicules ferroviaires.
Spécialisée dans la chaîne de développement des véhicules ferroviaires, routiers et spéciaux, la société d’ingénierie a retenu comme démonstrateurs le nez et la jupe avant du train à grande vitesse Velaro MultiSystem de Siemens Mobility (l’ICE 3neo, série 408), une plateforme homologuée pour des vitesses commerciales pouvant atteindre 320 km/h.
Ces composants sont aujourd’hui produits en composites thermodurcissables renforcés de fibres, par moulage au contact (hand lay-up) ou infusion sous vide. Selon HVE, les contraintes bien connues de ces procédés incluent des coûts d’outillage élevés, des temps de production longs, une part importante de travail manuel et des matériaux difficilement recyclables.
L’alternative développée par le consortium combine trois étapes :
- Une extrusion grand format alimentée en granulés imprime la géométrie complexe, sans moule dédié ;
- Un procédé de dépose de bandes 3D nouvellement développé ajoute ensuite un renfort en fibres continues le long des lignes de charge, en ciblant uniquement les zones fortement sollicitées ;
- Un usinage automatisé referme la chaîne et assure la précision dimensionnelle ainsi que la qualité de surface.
La chaîne étant entièrement thermoplastique, le consortium indique qu’elle est totalement recyclable.
HVE a piloté le projet et défini les exigences, le cahier des charges de conception et la validation structurelle, aux côtés de Fraunhofer IWU (Centre des plastiques de Haute-Lusace, Zittau), Fraunhofer IMWS (Schkopau), Lakowa GmbH (Wilthen) et Siemens Mobility en tant que partenaire associé.
Le projet s’est déroulé de septembre 2023 à juin 2026 sous la convention n° 19I23008A, financé par le ministère fédéral allemand de l’Économie et de l’Énergie avec le soutien de l’Union européenne.
HVE révèle des coûts de fabrication réduits pour les petites et moyennes séries, de délais raccourcis, d’une empreinte carbone diminuée et d’itérations de conception plus rapides.
Un certain nombre de pièces extérieures ferroviaires ont déjà été fabriquées de manière additive. Comme nous le rapportions en 2020, Siemens Mobility imprimait déjà des éléments de carénage frontal pour tramways dans le cadre de son programme Easy Sparovation, tandis que DB ESG et Angel Trains testaient des pièces intérieures en ULTEM 9085 sur des trains de voyageurs britanniques.
Depuis, d’autres applications et développements propres à ce secteur ont vu le jour : les disques de frein d’Eplus3D (2022), les matériaux conformes aux exigences ferroviaires de SABIC (2022), ou encore les travaux de Hitachi Rail avec Roboze sur les pièces de rechange (2024).
Contrairement à ces applications, essentiellement de petite taille, à base de filament et largement non structurelles, la combinaison de l’extrusion, du renfort en fibres continues et de l’usinage mise en œuvre dans 3D-FiberTrain plaide pour une approche de fabrication hybride dans l’industrie ferroviaire.
Cela dit, les pièces extérieures ferroviaires doivent satisfaire aux exigences de la norme EN 45545 en matière de feu, de fumée et de toxicité, en plus de l’homologation structurelle. Tant que ces éléments ne sont pas publics, 3D-FiberTrain reste une chaîne de fabrication validée, rien de plus.
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