Dans le cadre de ses efforts pour fournir des solutions plus conséquentes pour l’impression 3D automobile, l’institut de recherche Fraunhofer IAPT révèle des résultats intéressants suite à la reconception du bras d’une charnière de porte. Conçue pour une voiture de sport de haut niveau, la charnière de porte imprimée en 3D montre que l’équipe du Fraunhofer IAPT a pu réduire les coûts de 50 % tout en économisant 35 % du poids de la pièce.
Les ingénieurs du Fraunhofer ont voulu mettre en évidence les facteurs qui influencent souvent les coûts d’une production. Ils ont d’abord utilisé un outil logiciel spécial développé par 3D Spark – une spin-off de Fraunhofer IAPT – pour identifier la pièce idéale.
À un stade très précoce de la conception, les experts ont ensuite déterminé l’orientation optimale en termes de coûts du composant dans le processus d’impression 3D. En utilisant l’orientation optimisée, il a été possible, par exemple, de minimiser le nombre de structures de support nécessaires tout en maximisant le nombre de composants pouvant tenir sur une plateforme de construction. L’orientation du composant ainsi identifiée permet de réaliser des économies de 15 % par rapport à un processus de fabrication additive sans cette optimisation.
Dans l’étape suivante, la structure du bras de charnière a été optimisée de manière ciblée, en utilisant l’un des avantages de la fabrication additive, qui permet de créer des géométries de composants totalement nouvelles. Cela a donné au composant une forme de base qui ne contient du matériau que là où le flux de force simulé l’exige. Au total, cela a permis de réduire le poids du bras de la charnière de porte de 35 %. Et grâce à la réduction des besoins en matériaux et à la diminution du temps d’impression, les coûts par rapport à l’impression 3D sans optimisation structurelle ont encore baissé de 20 %.
Toute structure de support qui n’a pas besoin d’être retirée permet de gagner du temps et d’éviter ainsi une partie des coûts importants engendrés par la phase de post-traitement hautement manuelle. La réduction du nombre de structures de support dans la conception a également un effet positif sur le temps de production et les besoins en matériaux, ce qui réduit à nouveau les coûts de 10 %. Le choix judicieux du matériau optimal pour la poudre métallique dans le portefeuille de plus en plus large de matériaux imprimables en 3D permet de réduire les coûts de 10 % supplémentaires.
L’ajustement des paramètres du processus de FA offre d’autres moyens de réduire les coûts. Par exemple, une épaisseur de couche plus élevée pendant l’impression, l’optimisation des paramètres du processus et la déformation du profil du faisceau laser réduisent considérablement le temps de construction. Même si cela entraîne une légère perte de qualité des pièces (même si elle reste supérieure à celle des pièces moulées), cela permet de réduire les coûts d’impression de 15% supplémentaires. L’optimisation de l’utilisation de la machine par l’imbrication et, si nécessaire, l’empilage dans la zone de construction, entraîne une réduction supplémentaire des coûts de 10%.
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