Impression 3D pour la course automobile avec SSAB AM

La fabrication additive (AM, de l'anglais Additive manufacturing) se développe dans l'ingénierie, où elle remplace une fabrication plus classique. Le choix d'une méthode sur l'autre est le plus souvent déterminé par le seuil de rentabilité. C'est en fonction des coûts et des avantages que l'on choisit s'il vaut mieux passer par une ligne de production classique ou fabriquer les pièces par impression 3D. De nombreux autres facteurs peuvent entrer en ligne de compte, notamment la liberté de conception et la capacité à fabriquer des composants plus légers et plus robustes.

Quelle que soit la course automobile, la quantité à produire est rarement suffisante pour justifier une production en série. il faut donc trouver des solutions de pointe pour que les composants soient les plus légers et les plus robustes possible, sans exploser les coûts. C'est précisément ce à quoi les étudiants de cette équipe travaillent et ils comptent recourir de plus en plus à des pièces imprimées en 3D pour leur voiture de course. 

Support d'amortisseur imprimé en SSAB AM TS2 en 3D

Support d'amortisseur imprimé en 3D à partir de SSAB AM TS2

Tous les composants imprimés en 3D avec SSAB AM TS2

Tous les composants imprimés en 3D avec SSAB AM TS2

SSAB soutient depuis longtemps l'équipe d'étudiants du club Chalmers Formula Student de l'université du même nom, en lui fournissant des matières pour fabriquer les composants à haute résistance de prototypes automobiles. Il y a notamment un cadre en tubes à l'arrière du pilote pour éviter qu'il se retrouve coincé sous le véhicule, en cas de retournement. Les disques de frein sont en Hardox fabriqué par SSAB. Quand les étudiants ont appris que SSAB avait démarré la production de poudre d'acier pour la fabrication additive de composants à haute résistance, ils ont demandé au service technique SSAB concerné s'il était possible d'obtenir de l'aide pour fabriquer des parties structurelles de leur voiture. La réponse a bien entendu été oui !

La géométrie des pièces que les étudiants demandaient était difficile à obtenir ou ne pouvait pas avoir les propriétés qu'ils avaient définies. C'était le cas pour les fixations d'amortisseur, jusque là fabriquées en aluminium et pour les barres stabilisatrices en acier auparavant fraisées et tournées. Les étudiants de Chalmers ont appliqué un programme d'optimisation en fonction de la topologie pour optimiser au maximum la fabrication additive des amortisseurs. Mais, les barres stabilisatrices ne pouvaient pas être optimisées du fait de contraintes physiques. Ces composants ont ensuite été imprimés en 3D au centre Additive Manufacturing Center (AMC) chez SSAB à Oxelösund à l'aide de la méthode de fabrication Laser Powder Bed Fusion (L-PBF). Les étudiants ont sélectionné SSAB AM TS2 en raison de ses bonnes propriétés de résistance.

Propriétés mécaniques pour SSAB AM TS2 « après impression » :

Dureté 
450 HV
Limite d'élasticité 1210 MPa
Résistance à la traction   1370 MPa
Elongation A5  13% 
Résilience  70 J
Formule 1 créée par l'institut universitaire Chalmers :  les composants imprimés en 3D

Formule 1 créée par l'institut universitaire Chalmers : les composants imprimés en 3D

Fixation d'amortisseur en SSAB AM TS2, optimisée en fonction de la topologie

Fixation d'amortisseur optimisée en fonction de la topologie en SSAB AM TS2

La qualité des composants imprimés est vraiment impressionante. Les étudiants nous ont indiqué que même avec une marge de sécurité à 2,5x chaque pièce de fixation d'amortisseur est 32 % moins lourde que la version précédente usinée en aluminium. Avec la bonne matière, en impression 3D, il est tout à fait possible de faire mieux que l'aluminium, pour la résistance comme pour le poids. Comme déjà mentionné, la barre stabilisatrice ne pouvait pas être optimisée en fonction de la topologie à cause de contraintes physiques. Cela étant dit, comme certaines géométries étaient extrêmement complexes à obtenir, nous avons pu débloquer plusieurs jours de travail complexe pour nos futurs ingénieurs. Grâce aux propriétés mécaniques de SSAB AM TS2, les étudiants ont pu améliorer la rigidité de la suspension des roues.

Avant le début de la saison, nous comptons soutenir cette équipe en lui livrant encore plus de composants imprimés en 3D à partir d'une poudre d'acier à haute résistance produite par SSAB à Oxelösund. Nous nous impliquons parce que nous voulons les aider, mais c'est aussi l'occasion de prouver que la fabrication additive est une méthode fiable à hautes performances.

En termes de poids, la poudre d'acier SSAB AM fait mieux que l'aluminium.

SSAB intègre une écurie de course avec Chalmers Formula Student ! La voiture de course conçue et amenée sur les circuits d'Europe centrale a été fabriquée à partir de la poudre d'acier SSAB AM. Pour une voiture de course, il faut trouver un équilibre délicat entre légèreté et résistance des composants. Or, c'est exactement ce que permet la fabrication additive.

Que faire quand même l'aluminium est trop lourd ? Opter pour TS2 (en cours de développement). Les fixations de suspension imprimées en 3D fabriquées par SSAB AMC à Oxelösund sont 32 % plus légères et bien plus robustes que les pièces d'origine en aluminium. 

Avant le début de la saison, nous comptons soutenir cette équipe en lui livrant encore plus de composants à haute résistance imprimés en 3D produite par SSAB AMC à Oxelösund. Nous nous impliquons parce que nous voulons les aider, mais c'est aussi l'occasion de prouver que la fabrication additive est une méthode fiable à hautes performances.

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