Ford, l’un des plus grands constructeurs automobiles au monde, s’est fixé un objectif ambitieux : l’entreprise souhaite proposer une gamme de véhicules de tourisme entièrement électriques dans l’UE d’ici 2030. La nouvelle Ford Electric Explorer, dont les prototypes ont été produits à l’aide d’imprimantes 3D SLS et SLA de Formlabs, est le fer de lance de cette initiative.
Plus précisément, l’impression 3D a été adoptée au Rapid Technology Center de PD Merkenich, qui est responsable de la conception des modèles de voitures de tourisme de Ford tels que la Fiesta, la Focus et le Kuga, notamment pendant le prototypage. C’est là que la société s’est appuyée sur la Form 4 et la Form 3L de Formlabs pour la production de l’Explorer, ce qui a permis d’utiliser différents processus d’impression et matériaux pour concevoir des prototypes de rétroviseurs, de poignées, de ports de charge et de parties du tableau de bord.
Les pièces imprimées en 3D
Le Rapid Technology Center de Ford produit des prototypes grandeur nature, ce qui nécessite l’utilisation de plusieurs machines. C’est pourquoi le centre dispose de machines de moulage par injection, d’outils de formage, de divers outils soustractifs et, bien sûr, d’imprimantes 3D. Depuis 1994, date à laquelle elle a été la première usine Ford à être équipée d’une imprimante SLA, l’utilisation de la fabrication additive s’est rapidement étendue à l’impression 3D FDM, SLS et métal. La première imprimante Formlabs utilisée a été la Form 2, suivie plus tard par des imprimantes de bureau, la Form 3L grand format et enfin l’imprimante MSLA Form 4.
Mais comment ce partenariat entre Ford et Formlabs a-t-il fonctionné ? Il semble que Ford ait été particulièrement impressionné par la rapidité de la Form 4. Grâce à cette solution, les prototypes peuvent être produits et livrés plus rapidement, ce qui permet de traiter davantage de demandes en moins d’une journée. Bruno Alves, ingénieur de développement AM/IM chez Ford Motor Company, a ajouté : « La vitesse et la polyvalence des matériaux de la Form 4 nous permettent de créer plusieurs prototypes chaque jour. L’imprimante a déjà changé la façon dont nous concevons et produisons les pièces, en nous aidant à améliorer l’efficacité du développement de nos produits ».
Toutefois, l’entreprise a également tiré parti d’autres imprimantes 3D. Notamment la Form 3L pour les pièces plus grandes, y compris pour la carrosserie extérieure du véhicule, et la Fuse 1+ pour sa rapidité et facilité d’utilisation, en fabriquant un certain nombre de pièces et d’assemblages mécaniques. En outre, l’entreprise a testé la solution automatisée de nettoyage et de polissage Fuse Blast-SLS Workflow, qui simplifie considérablement le post-traitement.
Chaque poignée de porte comporte deux éléments en caoutchouc pour l’amortissement et l’isolation
L’impression 3D a véritablement fait partie intégrante du processus. Par exemple, il a été déterminé que le couvercle de port de chargeur ne pouvait être fabriqué qu’avec la Fuse 1 + 300 W. « Pour ce couvercle, il était important d’utiliser le SLS, car nous avions besoin d’une pièce fonctionnelle qui nous permettrait de tester les mécanismes. Il s’agit d’une conception très complexe que nous ne pouvons pas produire autrement. Nous ne pouvons pas fraiser cette pièce. Nous ne pouvons pas utiliser le moulage par injection pour produire quelques échantillons. La meilleure solution consiste donc à imprimer dans un matériau que nous pouvons tester physiquement », confirme M. Alves.
En outre, Ford associe des méthodes de fabrication traditionnelles à des outils imprimés en 3D pour sélectionner le meilleur processus pour chaque application et optimiser l’utilisation des matériaux, les coûts, l’efficacité et la vitesse. Les composants en caoutchouc de la poignée de porte de l’Explorer ont été fabriqués à l’aide d’inserts de moule imprimés en 3D et de moulage par injection.
Le couvercle de port de chargeur est trop complexe pour être prototypé à l’aide d’une autre méthode
Ford prévoit de continuer à tester de nouvelles technologies et de nouveaux processus de moulage par injection, y compris de nouveaux matériaux, méthodes et machines. Comme les concurrents accélèrent constamment le processus de développement, Ford estime qu’il est nécessaire de produire plus rapidement. La fabrication additive joue donc un rôle crucial dans le maintien de la concurrence et la réduction des délais de développement.
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*Crédits de toutes les photos : Ford/Formlabs
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