Dans l’éventail des applications de l’impression 3D conçues pour l’industrie des biens de consommation, les vélos figurent sans conteste dans le top 5 des produits qui sont partiellement ou totalement imprimés en 3D. Si de nombreuses bicyclettes imprimées en 3D dont nous parlons sont produites à des fins de recherche ou pour un projet donné, les bicyclettes imprimées en 3D à des fins commerciales suscitent toujours plus d’intérêt car elles confirment que la fabrication additive (FA) est prête pour l’industrie des biens de consommation.
L’une des dernières marques que nous avons découvertes sur ce marché de niche est Urwahn Bikes. L’histoire de cette marque a commencé en 2011 lorsque le fondateur et CEO Sebastian Meinecke a développé un intérêt particulier pour les vélos puristes. Ajouté à cela les préoccupations environnementales croissantes, le développeur de produits et ingénieur pour les équipements sportifs a d’abord fabriqué plus de 60 vélos personnalisés destinés à être utilisés notamment dans les zones urbaines. Ils étaient toutefois construits sous le nom de « SME Bicycles« . Depuis, il ambitionne de faire avancer le développement des vélos dédiés aux zones urbaines.
En 2015, alors qu’il était encore étudiant en Master, Meinecke appliquait une approche qui lui avait été enseignée à l’université dans le développement des vélos : un modèle de processus orienté vers les phases de l’ingénierie de conception intégrée. Il a effectué plusieurs analyses de scénarios quotidiens d’un utilisateur sur un vélo, afin de garantir une utilisation du produit sans frustration et intuitive. Le développement et les tests de la structure du cadre ont eu lieu et ont conduit à la création d’Urwahn Bikes en 2017.
Nous avons eu le plaisir d’apprécier la beauté du vélo imprimé en 3D d’Urwahn sur le stand d’Oerlikon à formnext et par la suite nous nous sommes entretenus avec l’entreprise pour en savoir plus sur leur histoire.
Urwahn Bikes : le point de vue de la fabrication
S’il s’est familiarisé avec l’impression 3D dans le cadre de ses études, il faut savoir que la technologie n’était pas si avancée que cela pour la production dans l’industrie du vélo. L’un des principaux défis de l’entreprise a donc été de trouver un processus de production approprié sans compromis.
« Notre concept de cadre innovant est composé d’éléments de connexion imprimés en 3D (connecteurs de tube de direction, connecteurs de tube de selle, coude monostay, ceinture, pédalier et les deux pattes de fixation) en acier 1.2709 et de tubes en acier CrMo emboutis. Grâce à la fusion sélective au laser (SLM), les connecteurs sont construits par couches à partir de poudre métallique préalablement atomisée. Les différentes couches de métal sont fusionnées à l’aide d’un laser. Le procédé SLM permet d’obtenir une très bonne finition de surface et convient parfaitement à une grande complexité de composants. En outre, le procédé SLM permet de produire des composants en grande quantité. Le procédé SLM offre également de nombreux avantages du point de vue du développement durable. Par exemple, la recyclabilité de la poudre est très élevée et l’utilisation des matériaux est optimale.
Les petites pièces complémentaires, telles que le levier de changement de vitesse pour la commande de l’entraînement électrique, proviennent également de l’imprimante 3D et ont été produites à l’aide du procédé CLIP (Continuos Liquid Interface Production) et d’un plastique spécial », explique le fondateur.
Comme d’autres fabricants de pièces, Meinecke a constaté les mêmes avantages que l’impression 3D pour la conception et le dimensionnement de composants très complexes : compte tenu de sa complexité, non seulement la conception du cadre organique ne pouvait être réalisée que par FA, mais il fallait aussi moins de temps pour la produire de cette manière.
« Grâce à la technologie d’impression 3D, nous pouvons raccourcir considérablement le processus de fabrication de nos éléments de connexion complexes et n’avons pas besoin d’outils coûteux pour la production. Le fait qu’il n’y ait presque aucune limite à la géométrie des composants est utilisé par nous pour la représentation et l’intégration organiques, par exemple, du câblage ou des réceptacles de vis. Sans ce processus de fabrication, il n’y aurait pas de géométrie de conduite souple avec des caractéristiques de conduite amortissantes et pas de langage de conception organique sans faille », note le CEO. Sans compter que, d’après ce que nous avons vu à Francfort, la flexibilité du cadre est visuellement attrayante puisque le câblage et le collier de selle sont discrètement cachés.
Cependant, en ce qui concerne les améliorations, notre interlocuteur a déclaré qu’il aurait aimé que la vitesse d’impression soit plus rapide.
Urwahn Bikes : le modèle économique
Il est toujours intéressant d’aller au-delà des avantages que la FA peut permettre pour voir si elle peut réellement être rentable pour une entreprise. L’enjeu est encore plus important pour les produits de consommation, car la plupart des entreprises qui produisent par FA appliquent un modèle de production à la demande.
Par conséquent, lorsqu’on lui demande comment la FA affecte son modèle commercial, Meinecke répond :
« Nous avons pu commencer à fabriquer immédiatement car nous n’avions pas besoin d’outils de fabrication coûteux. De cette manière, il est possible de modifier rapidement la géométrie des composants d’un lot à l’autre, ce qui pourrait également rendre possibles des conceptions individuelles et personnalisées à l’avenir. Le processus d’impression 3D a facilité et accéléré la mise en œuvre d’une adaptation de notre premier modèle de Stadtfuchs Urban Bike à l’e-bike Platzhirsch. Dans les développements futurs, nous bénéficierons grandement de cycles de développement plus rapides.
vélo Platzhirsch
Bien sûr, il faut toujours garder à l’esprit que l’impression 3D implique des coûts élevés. En outre, la vitesse du processus est un défi par rapport à l’imbrication rentable des composants. On nous demande souvent pourquoi nous n’imprimons pas entièrement le cadre. Cela va également de pair avec la rentabilité due à la taille des composants. L’impression 3D est toujours utile, surtout pour les pièces très complexes, mais il y a aussi les limites de la machine.
Bien sûr, à ce stade, nous pouvons supposer que la production conventionnelle est plus rentable, mais il y aurait également diverses limitations. L’impression 3D disruptive est l’étape de fabrication qui nous différencie de la construction de cadres conventionnels. L’impression 3D nous permet de concevoir des composants en fonction des besoins de fabrication dans le sens de la production allégée, qui est axée sur la demande et orientée vers la région. Tous les processus en aval peuvent ainsi être alignés de manière plus efficace. La surproduction est hors de question ici, et les stocks sont également commandés avec une retenue inhabituelle chez Urwahn. La technologie de soudage et les processus d’assemblage nous permettent de réaliser la forme organique innovante. Cette conception apporte de nombreux avantages qui valent le coût supplémentaire pour le client. Les profils de tubes étirés en filigrane forment la structure de base de notre cadre en acier innovant. »
Si pour les amateurs de technologie et de design, l’impression 3D est donc souvent un critère d’achat, Meinecke souligne l’importance d’une expérience de conduite nouvelle et confortable pour les utilisateurs.
À l’avenir, on peut s’attendre à ce qu’Urwahn Bikes imprime en 3D davantage de pièces, étant donné le potentiel de la technologie et le large éventail de possibilités qu’offrent les matériaux. En attendant, l’entreprise reste l’une des sociétés que nous suivrons dans le secteur des biens de consommation.
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