Prototypage rapide : Ford a imprimé 500 000 pièces en 3D dans ses studios de design
Le constructeur automobile s’est procuré sa première imprimante 3D dès 1988. 27 ans plus tard, Ford n’utilise l’impression 3D que dans une logique de prototypage rapide et s’appuie principalement sur des procédés de fabrication additive classiques. Le géant américain pourrait, toutefois, de nouveau se distinguer grâce à un partenariat avec la start-up Carbon3D, à l'origine de la technologie CLIP.
« Chez Ford, l’impression 3D n’est pas une nouveauté ». Voici le message qu’ont martelé les équipes de Ford à l’occasion d’une intervention organisée ce mardi 8 décembre à l’Usine IO, dans le cadre d’une tournée européenne : le 3D Printing Tour.
Le géant américain a fait l’acquisition de sa première imprimante 3D en 1988. « Il s’agissait alors du troisième modèle disponible sur le marché », tient à mentionner Chris Voigts, designer chez Ford. « Depuis, ce qui a changé c’est le niveau de qualité », poursuit-il. Aujourd’hui, le constructeur automobile utilise toujours les techniques de fabrication additive pour le seul prototypage rapide. « En 7 ans, 500 000 pièces ont été imprimées. Le rythme de production s’est bien sûr nettement accéléré les dernières années », précise Olivier Gallic, en charge des relations presse. Ainsi, en 2015, 60 000 pièces ont été imprimées au sein des trois principaux studios de design de Ford (situés en Allemagne, aux Etats-Unis et au Royaume-Uni), contre seulement 5 000 pièces quelques années auparavant.
Réduire les temps de fabrication pour multiplier les itérations
Dans la phase de conception, l’impression 3D présente plusieurs avantages. Elle permet d’abord de réduire les temps de fabrication et ainsi de multiplier les itérations pour arriver à un niveau de détails extrêmement fin. Pour illustrer ce gain de temps, Bruno Alves, ingénieur spécialiste du prototypage chez Ford, s’est appuyé sur un exemple concret, en faisant circuler dans la salle un petit volant lourd et un autre modèle plus grand et beaucoup plus léger. « Avant pour fabriquer un prototype d’un volant, il fallait deux semaines. Nous partions d’un bloc qu’il fallait fraiser, ce qui produisait beaucoup de déchets. Désormais, grâce à l’impression 3D, seuls 2 jours et demi sont nécessaires pour construire le prototype. Il s’agit alors d’une coquille vide où nous n’utilisons que les matériaux nécessaires ». Grâce aux techniques de fabrication additive, le constructeur automobile a également été capable de présenter en 2013 le modèle Mondeo Vignale au salon de Francfort. « C’est grâce à l’impression 3D que nous avons pu ajouter les pare-chocs avant et arrière. Nos outillages pour la production en série n’étaient, eux, pas encore prêts », raconte Bruno Alves. Autre application de l'impression 3D chez Ford : la possibilité de mettre au point de nouveaux moules pour la production de pièces en série.
Passer aux petites séries grâce à la technologie CLIP ?
Côté technique, les équipes de prototypage rapide chez Ford s’appuient principalement sur trois procédés de fabrication additive déjà bien connus : le frittage sélectif par laser (SLS), l’impression 3D par stéréolithographie (SLA) et le dépôt de filament fondu (FDM). « Pour notre travail, nous utilisons essentiellement ces trois méthodes, mais nous restons extrêmement intéressés par les nouveaux procédés », précise Chris Voigts.
Ford a ainsi récemment noué un partenariat avec la start-up américaine Carbon3D , à l’origine de la technologie CLIP , pour Continous Liquide Interface Production. Notamment présentée lors d’une conférence TED à Vancouver, cette technologie permettrait de créer des pièces à partir de résines durcissables aux rayons ultraviolets à des vitesses 25 à 100 fois supérieures aux processus d’impression 3D classiques. Une technologie prometteuse dans laquelle Alphabet a récemment investi . Selon le constructeur automobile, la technologie CLIP permettrait de créer des pièces présentant des propriétés mécaniques applicables aux divers besoins des véhicules. Ford envisage ainsi d’utiliser la technologie de Carbon3D pour la fabrication en petite série. L’enjeu de cette collaboration consistera à développer de futures résines d’impression 3D capables de supporter les charges, les hautes températures et les vibrations liées aux essais de véhicules.
Quant à l’adoption de l’impression 3D pour les préséries et les phases d’industrialisation, les deux intervenants du jour sont restés très prudents, expliquant que les techniques d’impression additive demeuraient encore beaucoup plus onéreuses que les outils classiques dédiés à la production à grande échelle.
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