Fabrication additive métal : l'automobile en phase de jauger son potentiel !

Le 10 février 2017

Partager sur Facebook Partager sur Twitter Partager sur Viadeo Partager sur LinkedIn

La fabrication additive métallique est en quelques années sortie de son usage réservé aux prototypages rapides et aux prothèses médicales. La technologie est désormais utilisée pour la fabrication de pièces de série, notamment volantes dans l’aéronautique.


Fabriquer des pièces de série avec cette technologie suppose à minima 2 conditions :

  • Démontrer la capacité du procédé à fournir des pièces aux propriétés mécaniques aussi bonnes, sinon meilleures que les procédés classiques de mise en forme. Les propriétés mécaniques des pièces métalliques obtenues par la fabrication additive laser s’avèrent excellentes. Cette étape semble aujourd’hui dépassée et ouvre même des perspectives d’emploi de nouveaux matériaux dont la mise en forme est impossible avec les procédés classiques.
  • Démontrer un gain de performance de la pièce fabriquée, afin de compenser les surcoûts de production par ce procédé. Ces gains de performance sont souvent des gains de poids très importants, mais aussi la capacité à réduire le nombre de pièces et les temps de montage, la capacité à intégrer des fonctions plus facilement, mais aussi la réduction des temps de fabrication (temps de traversée).

Pour certaines pièces de série, la technologie a démontré sa capacité à réunir ces 2 conditions notamment pour des pièces dans l’aéronautique.

L’avance de l’aéronautique pour des pièces séries

La filière aéro a dépassé le stade du prototypage. Plusieurs pièces volantes sont désormais produites en série par fabrication additive.
Le cas des injecteurs de moteur Leap d’Airbus fabriqués par General Electric par fabrication additive illustre la capacité du procédé à fournir des composants critiques et à les fournir en série, puisque 2000 moteurs Leap disposant chacun de 19 injecteurs sont fabriqués par an.

Fin 2016, General électrique a annoncé avoir testé un moteur de démonstration pour un avion d’affaires comportant 35% de pièces obtenues par fabrication additive. Le procédé démontre sa capacité à réduire le nombre de pièces, la masse de l’ensemble tout en réduisant les temps de développement.

Phase exploratoire pour l’automobile

Les conditions de performance technico économique de l’automobile et la taille des séries expliquent sans doute le décalage avec la filière aéro.

Au-delà des démonstrateurs de véhicules obtenus par impression 3D désormais présents sur chaque salon, il faut noter l’accélération des constructeurs et de la filière sur cette technologie. Comme pour l’aéronautique les enjeux de réduction de masse sont extrêmement forts et peuvent trouver des solutions dans la fabrication additive. Les contraintes de prix de revient et de taille de séries sont néanmoins encore un frein pour cette technologie dans l’automobile ; la filière a néanmoins une capacité à amener des effets de volume et d’apprentissage inégalée pour faire baisser le prix des machines et le prix des poudres.

Tour d’horizon d’initiatives remarquables dans la filière automobile

Michelin et Fives, l’ambition de futurs leaders

Michelin travaille depuis plus de 10 ans sur cette technologie et s’est associé en 2016 avec FIVES pour créer une co-entreprise, FMAS, dont l’ambition n'est pas moins que de capter 20% du marché mondial d’ici 10 ans. Michelin dispose de plus d’une trentaine de machines en France et aux Etats-Unis et utilise le procédé pour fabriquer des pièces de moules de pneumatiques impossibles à obtenir avec les procédés classiques.
FMAS, devenu depuis janvier AddUp, se positionne sur la conception de machines de fabrication additive industrielles, sur le conseil et le service mais aussi sur la fabrication de pièces.

PSA et Renault en phase prospective sur l’intérêt de la technologie

Renault Truck étudie également l’intérêt du procédé pour la fabrication moteur. Un premier moteur a été complètement conçu à partir de cette technologie. Le résultat de ce moteur encore virtuel est un gain de 25% en poids, soit 120 kg et une réduction du nombre de composants de 25%, soit 200 pièces en moins. Les premiers tests sur banc des culbuteurs conçus ainsi ont permis de montrer leur durabilité. Le procédé permettrait donc une véritable rupture ; il pourrait être exploité à court terme pour des applications petites séries spécifiques.

PSA a annoncé un partenariat technique avec la start up américaine Divergent qui développe une technologie de fabrication de châssis tubulaires en fibre de carbone relié par des nœuds réalisés en fabrication additive métallique. Cette technologie semblait à priori adaptée à la fabrication de véhicules de petite série au sein de  « micro-usines » mais c’est finalement bien PSA qui s’associe à DIVERGENT pour, à ce stade, explorer les possibilités de la fabrication additive.

Le positionnement d’acteurs traditionnels de la forge/fonderie : l’exemple du groupe FARINA

Spartacus 3D est une start up essaimée en 2014 par le groupe FARINA de 1200 personnes présent sur le marché automobile pour des métiers de forge, de fonderie et d’usinage. Pour le groupe c’est un pari sur l’avenir et un pari sur le potentiel de la fabrication additive pour des marchés de série. Le choix de localisation au sein d’une start-up tierce distinctement des équipes de FARINA maitrisant les procédés classiques de la métallurgie est aussi significatif de la rupture qu’il faut prendre en compte de la fabrication additive.

Les signaux venant de l’automobile indiquent un intérêt croissant pour cette technologie et une accélération des initiatives. Il s’agit encore par rapport à l’aéronautique de phases exploratoires et d’appropriation de la technologie, encore assez éloignés encore de phases d’industrialisation. La technologie est néanmoins d’ores & déjà identifiée comme porteuse de ruptures dans un grand nombre de domaine, à condition de modifier les manières de concevoir mais aussi d’obtenir des effets volumes pour abaisser les prix de matières premières et des machines.

A lire également

Revue de presse Véhicules & Mobilités du 23/06/17

Le 23/06/2017

Vélo, Voiture électrique, Boîtier connecté, Batterie, Pneu, Assurance

Revue de presse Véhicules & Mobilités du 16/06/17

Le 16/06/2017

Covoiturage, Big Data, Stockage batteries, Bornes recharges, Véhicule autonome, Route du futur, Chine

La place de la voiture demain : l'équilibre difficile du secteur automobile

Le 09/06/2017

Comment concilier des objectifs économiques et des objectifs écologiques sans faire de compromis ? L'institut Montaigne a publié ce mois-ci un rapport intitulé "Quelle place pour la voiture demain ?" et fait 10 propositions pour répondre à ces questions. Voici notre synthèse de la synthèse :-)