10 raisons pour lesquelles l’impression 3D peut améliorer la sécurité automobile
Selon l’Observatoire national interministériel de sécurité routière, la France a enregistré 3 190 décès suite à un accident de la route. Bien que de nombreux facteurs influencent la gravité d’un accident, comme le port de la ceinture de sécurité par les passagers, cette statistique souligne l’importance vitale de faire progresser la sécurité automobile. De la structure même de la voiture aux dispositifs de sécurité tels que les ceintures de sécurité et les airbags, chaque détail contribue à minimiser les dommages et à sauver des vies. Mais la sécurité ne se limite pas à la réponse en cas d’accident ; elle inclut également le bon fonctionnement d’un véhicule dans son utilisation quotidienne. À cet égard, l’impression 3D offre des avantages majeurs, en aidant les constructeurs à créer des véhicules non seulement plus résistants aux collisions, mais aussi plus ergonomiques, plus accessibles et plus fiables. Alors que les constructeurs automobiles continuent de repousser les limites du possible, l’impression 3D s’est révélée être une technologie transformatrice dans la recherche de véhicules plus sûrs et plus intelligents. Nous allons ici explorer dix façons clés dont elle améliore la sécurité automobile.
#1 : Meilleur accès aux réparations et aux pièces d’origine
L’un des avantages les plus immédiats de l’impression 3D en matière de sécurité réside dans sa capacité à rationaliser l’accès aux composants essentiels des véhicules, en particulier lors des réparations. Pour les voitures plus anciennes ou celles qui circulent dans des régions éloignées, trouver des pièces de rechange peut prendre beaucoup de temps, voire s’avérer impossible. L’impression 3D permet de fabriquer rapidement et à la demande des pièces d’origine qui, autrement, pourraient être discontinues, garantissant ainsi que les véhicules restent en bon état et pleinement opérationnels. Cette capacité à maintenir ou à restaurer sans délai les caractéristiques de sécurité d’un véhicule peut être cruciale pour prévenir d’autres accidents et garantir la fiabilité sur la route.
Une réplique de carburateur créée pour une voiture de course vintage par Tecron (crédits photo : Markforged)
#2 : Prototypage plus rapide pour des conceptions de véhicules plus sûres
La rapidité est un avantage essentiel de l’impression 3D dans la phase de conception et de développement de la sécurité automobile. Les processus de prototypage traditionnels peuvent prendre beaucoup de temps, ce qui limite le nombre d’itérations de conception pouvant être testées. Grâce à l’impression 3D, les ingénieurs peuvent rapidement produire et évaluer plusieurs versions de composants essentiels à la sécurité, des structures de collision aux systèmes de retenue. Cette capacité itérative permet d’obtenir des conceptions plus raffinées et minutieusement testées, optimisées pour des performances réelles. Au final, la capacité à prototyper rapidement signifie que des véhicules plus sûrs sont mis sur le marché plus rapidement.
#3 : Améliorer l’accessibilité pour les conducteurs et les passagers
L’impression 3D contribue également à améliorer la sécurité en favorisant la conception de véhicules plus inclusifs et adaptables. Les utilisateurs ont créé des dispositifs d’assistance personnalisés, tels que des aides à la conduite, mais les possibilités d’application sont bien plus nombreuses. Ces dispositifs rendent les véhicules plus accessibles, mais aussi plus sûrs, en garantissant que tous les occupants peuvent entrer, sortir et conduire le véhicule en toute confiance et stabilité. En réduisant la fatigue physique et en améliorant l’ergonomie, les adaptations imprimées en 3D contribuent directement à réduire les risques de blessures pour les conducteurs et les passagers ayant des besoins spécifiques.
Un pommeau de volant d’assistance est disponible en téléchargement sur Cults. (crédits photos : MIGUEPPC via Cults)
#4 : Sécurité structurelle grâce à des sièges optimisés
En matière de protection des passagers, les cadres de siège jouent un rôle important dans l’absorption des chocs et le maintien de la posture lors d’une collision. De nombreuses entreprises, dont Mercedes, Audi et Porsche, les ont imprimés en 3D. L’impression 3D permet de créer des cadres de siège légers et conçus avec des géométries avancées qui améliorent l’absorption d’énergie et la résistance. La personnalisation en fonction de la morphologie des occupants et de la position des sièges peut encore améliorer les résultats en matière de sécurité. Ces composants sur mesure et hautement performants peuvent réduire le risque de blessures graves en offrant un soutien constant et une résistance à la déformation lors d’une collision.
#5 : Déploiement amélioré des airbags
Le système d’airbags est un autre élément de sécurité essentiel qui bénéficie de l’impression 3D, en particulier les boîtiers qui permettent un déploiement rapide. Par exemple, Joyson Safety Systems, l’un des principaux fournisseurs de composants de sécurité pour la mobilité, a imprimé en 3D des boîtiers d’airbags conducteur (DAB) à l’aide de la technologie SLS. Ces DAB doivent supporter des charges élevées tout en maintenant le gonfleur et le coussin de l’airbag en place. Grâce à l’impression 3D, les concepteurs ont pu utiliser un matériau composite haute performance, mieux contrôler les mécanismes de déploiement et, au final, offrir une protection plus complète en cas d’accident.
Boîtier d’airbag imprimé en 3D (crédit photo : Joyson Safety Systems)
#6 : L’impression 3D pour prévenir des coups du lapin et des chocs
L’appui-tête imprimé en 3D utilise des structures en treillis personnalisées qui absorbent et dissipent l’énergie d’impact plus efficacement que la mousse traditionnelle, réduisant ainsi les forces exercées sur le cou et la tête. Ces structures peuvent être adaptées à l’anatomie de chaque passager pour un meilleur soutien et des espaces minimisés. Elles contribuent à prévenir les mouvements excessifs de la tête et à réduire le risque de coup du lapin. Bien que des recherches supplémentaires soient encore nécessaires, les premières données préliminaires publiées dans des revues de physique suggèrent que les gyroïdes (un type de motif de remplissage) et les gyroïdes renforcés présentent un excellent comportement à la compression, adapté à une absorption d’énergie élevée, réduisant dans certains cas le risque de blessure jusqu’à 35 %.
#7 : Améliorer la sécurité et l’efficacité des véhicules électriques
Les protections imprimées en 3D pour les batteries des véhicules électriques améliorent la sécurité grâce à leur structure légère et très résistante qui absorbe l’énergie en cas de collision et protège les cellules contre les chocs ou les débris routiers. Les conceptions avancées en structure lattice et en métamatériaux surpassent les matériaux traditionnels en termes de dissipation d’énergie et de réduction de poids. Des constructeurs automobiles tels que Volkswagen ont réduit le poids des boîtiers de batterie de 60 % grâce à l’utilisation de composites imprimés en 3D, améliorant ainsi la sécurité et l’efficacité. Ces conceptions permettent également d’intégrer un système de refroidissement et une protection thermique.
#8 : Éclairage et signalisation automobiles plus sûrs
L’impression 3D améliore la sécurité automobile en matière d’éclairage en permettant le prototypage rapide et la personnalisation de composants tels que les phares, les feux arrière et les accessoires de signalisation. Elle permet de tester avec précision les performances optiques et la durabilité, améliorant ainsi la visibilité et réduisant l’éblouissement dans diverses conditions. Des constructeurs tels que Ford utilisent des lentilles et des boîtiers imprimés en 3D pour un meilleur ajustement, des réparations plus rapides et une réduction des déchets, tout en préservant l’intégrité du système d’éclairage.
Des clignotants imprimés en 3D sur une Mazda Rx-7 (crédits photo : Michael Burton)
#9 : Une meilleure protection en cas de retournement
L’impression 3D améliore la sécurité en cas de retournement du véhicule en permettant la création de structures légères et très résistantes, telles que des rails de sécurité, des renforts de toit et des arceaux de sécurité. Ces composants peuvent être optimisés pour absorber les chocs et maintenir l’intégrité de l’habitacle en cas de retournement. Les constructeurs automobiles utilisent des nœuds métalliques et des composants de sécurité imprimés en 3D pour créer des châssis plus rigides et plus résistants sans ajouter de poids. Cela améliore la protection des passagers tout en renforçant l’efficacité du véhicule. Les premières données de l’université de Yanshan suggèrent que les montants de toit renforcés par des structures lattices et boîtes de collision peuvent redistribuer et absorber les forces d’impact lors d’un retournement, réduisant ainsi l’intrusion et la déformation en offrant jusqu’à 43 % d’absorption d’énergie en plus.
#10 : Absorbeurs d’énergie en nid d’abeille et zones d’impact
Les protections de soubassement imprimées en 3D avec zones d’impact intégrées contribuent à protéger les composants clés tels que les systèmes d’alimentation en carburant en se déformant de manière contrôlée lors de collisions ou d’impacts avec des débris. Les absorbeurs d’énergie, optimisés via des structures lattices imprimées en 3D, absorbent et dissipent efficacement l’énergie, surpassant souvent les pièces traditionnelles en mousse ou creuses. Les conceptions peuvent inclure des initiateurs d’écrasement et des couches multimatières pour améliorer encore la résistance aux chocs. Ces solutions offrent une protection légère et personnalisable avec des performances améliorées en cas de collision. Une étude récente publiée dans le Journal of Materials Engineering and Performance a révélé que les micro structures lattices présentaient une contrainte résiduelle de compression jusqu’à 47 % supérieure à celle des aciers blindés traditionnels, ce qui améliore leur absorption d’énergie. En outre, elle a montré que ces matériaux imprimés en 3D étaient jusqu’à 57 % plus résistants à la corrosion.
A droite, une voiture singapourienne imprimée en 3D utilisant des structures en nid d’abeille ; à gauche, une conception en coupe transversale utilisant une structure en nid d’abeille imprimée en 3D (crédits photo: Aamer Nazir)
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*Crédits photo de couverture : Adobe Stock (à gauche) et Tyler Clemmensen via Unsplash (à droite)