Imaginez des composants ultralégers aussi résistants qu’un poteau en béton armé.
Bugatti vient de nous donner une raison supplémentaire de garder un œil sur les innovations automobiles rendues possibles grâce à la fabrication additive.
La marque d’hypersportives VW a récemment publié de nouveaux détails de fabrication sur son nouveau Bolide, et il s’avère qu’elle franchit une nouvelle étape dans la fabrication d’un composant pivot.
Où tout a commencé
Il y a trois ans, toute l’industrie manufacturière est restée sans voix lorsque le constructeur automobile a présenté le plus grand étrier de frein en titane à huit pistons imprimé en 3D pour le Chiron, qui mesurent 12,2 pouces sur plus de huit pouces (soit 30 cm sur plus de 20 cm).
Depuis lors, l’équipe d’ingénieurs de Bugatti ne cesse d’expérimenter de nouvelles idées pour repousser les limites de cette solution. Aujourd’hui, le concept technologique du Bolide Bugatti vise à répondre à une seule question : « Et si on pouvait conduire un véhicule radicalement léger autour d’un moteur W16 de 8,0 litres, emblématique ? »
Dans le cadre de son mémoire de maîtrise sur une méthodologie de calcul pour l’étrier de frein en titane imprimé en 3D, Henrik Hoppe, un étudiant en doctorat qui dirige le projet de fusion sélective au laser au département des nouvelles technologies de Bugatti, a travaillé sur la fabrication de pièces à la fois rigides et résistantes pour la voiture.
Dans sa thèse, l’ingénieur économiste va encore un peu plus loin : comme une chaîne complète du processus de fabrication demande beaucoup de temps et d’argent pour passer de l’idée au traitement final, il développe une nouvelle systématique. Elle lui permet de reconnaître le potentiel technologique et économique des composants fonctionnels métalliques imprimés en 3D, pour la construction automobile, et d’adopter des mesures ciblées pour accroître ce potentiel. Jusqu’ici, ce genre de composants n’est généralement utilisé que dans l’aéronautique et la construction spatiale.
La fabrication des pièces du Bolide
Bugatti construit les composants imprimés comme une structure osseuse, en appliquant les principes de la bionique : à paroi mince, creux à l’intérieur, avec de fines ramifications. Et c’est justement ainsi que les composants bénéficient d’une incroyable rigidité, malgré leur faible poids – et ce pour une épaisseur de paroi qui peut aller jusqu’à 0,4 mm.
La fabrication des tiges de culbuteurs
Un certain nombre de pièces spécifiques, et notamment des éléments de suspension comme les supports et les ressorts ont été imprimés en 3D sur du métal et optimisés pour le Bolide, mais les pièces dont l’équipe est particulièrement fière sont les tiges de culbuteurs.
« Elles engagent dans les rockers une force qui équivaut, selon la manœuvre de conduite, à un poids qui peut aller jusqu’à 3,5 tonnes. Mais grâce à l’application de plusieurs idées, elles ne pèsent pas plus qu’une tablette de chocolat, à savoir 100 g pièce », explique Henrik Hoppe.
Pour la première fois, les développeurs de Bugatti ont fait varier l’épaisseur des parois des barres creuses à parois fines. Elles deviennent plus épaisses vers le centre, puis plus fines à nouveau, ce qui signifie qu’elles sont adaptées de manière optimale aux contraintes locales. Semblable à un os humain, le composant a une structure interne. Cette structure spéciale a également été récemment déposée sous forme de brevet.
La fabrication d’une pièce à la sortie d’échappement
Dans le couvercle d’échappement, un composant hybride en titane imprimé en 3D et en céramique, Bugatti a réduit le poids d’environ la moitié par rapport aux couvercles d’échappement en titane déjà optimisés en termes de poids et bien connus de la production en série. Le composant, qui mesure plus de 280 millimètres de long et a une épaisseur de paroi constante de seulement 0,5 millimètres, pèse donc moins de 750 grammes.
Comme la céramique est un conducteur de chaleur nettement moins efficace que le titane, Bugatti a introduit des éléments céramiques spéciaux qui sont intégrés dans le boîtier en titane et qui centrent le couvercle par rapport à la peau extérieure en carbone, de sorte que la peau extérieure ne soit pas endommagée, même à des températures élevées des gaz d’échappement.
Ce bouclier thermique est également soutenu par une buse Venturi intégrée : lorsque les gaz d’échappement chauds pénètrent dans le couvercle de garniture du tuyau d’échappement, de l’air frais est aspiré, créant ainsi une enveloppe d’air frais autour du flux de gaz d’échappement chauds. Dans son ensemble, il s’agit d’une invention pour laquelle Bugatti a déposé une demande de brevet.
Enfin ?
Bien que nous sommes face à une étude expérimentale, il faut noter que le vrai Bolide fonctionne, mais il est difficile de déterminer jusqu’où le fabricant le pousserait en dehors de l’espace numérique.
En attendant, l’étude expérimentale de ce Bolide montre que le véhicule hypersportif dispose d’un moteur W16 dérivé de la production en série comme groupe motopropulseur, combiné à une carrosserie minimale pour une force d’appui maximale. Elle promet donc d’offrir le nec plus ultra des performances Bugatti (moteur W16 de 8,0 litres, avec jusqu’à 1 850 PS˚ et une voiture qui pèse théoriquement 1 240 kilos, ce qui se traduit par un rapport poids/puissance de 0,67 kg/PS, une vitesse de pointe de plus de 500 km/h).
Selon Frank Götzke, responsable des nouvelles technologies chez Bugatti, ces technologies peuvent également être transférées aux véhicules de série. Bien que cela puisse soulever des spéculations, en regardant le Bolide, nous sommes prêts à le croire sur parole.
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