Impression 3D de gabarits et de fixations chez BMW

Le prototypage rapide est devenu une pratique courante dans le développement de produits. À l'usine de BMW AG à Regensburg, en Allemagne, la modélisation par dépôt en fusion (FDM) reste un élément important du prototypage de la conception des véhicules. Mais au-delà du prototypage, BMW étend l'application du FDM à d'autres domaines et fonctions, notamment l'impression 3D de gabarits et d'accessoires.

Le département des gabarits et des montages de l'usine utilise un système de production 3D Stratasys pour fabriquer des outils manuels destinés à l'assemblage et aux essais des automobiles. Selon l'ingénieur Günter Schmid, "BMW a déterminé que le processus FDM pouvait être une alternative aux méthodes de fabrication conventionnelles par enlèvement de copeaux comme le fraisage, le tournage et l'alésage". Schmid et son collègue ingénieur, Ulrich Eidenschink, ont démontré que les avantages financiers incluent des réductions de coûts dans la documentation technique, le stockage et la fabrication.

Pour les appareils portatifs utilisés sur la chaîne de montage, les ingénieurs ont découvert que la liberté de conception qu'offre la FDM présente des avantages encore plus grands. Tirant parti de l'élimination des contraintes, Schmid et Eidenschink utilisent la FDM pour fabriquer des aides à l'assemblage ergonomiques qui fonctionnent mieux que les outils conventionnels.

Solution réelle

Pour améliorer la productivité, le confort des travailleurs, la facilité d'utilisation et la répétabilité des processus, l'usine utilise la FDM pour améliorer l'ergonomie de ses dispositifs d'assemblage portatifs. La liberté de conception permet aux ingénieurs de créer des configurations qui améliorent la manipulation, réduisent le poids et améliorent l'équilibre. Selon Schmid, "les conceptions d'outils que nous créons ne peuvent souvent pas être égalées par des pièces usinées ou moulées." Dans un exemple, BMW a réduit le poids d'un appareil de 72 % grâce à une technique de construction à remplissage clairsemé. Le remplacement du noyau solide par des nervures internes a permis de réduire le poids de l'appareil de 1,3 kg (2,9 lbs). "Cela peut sembler peu, mais lorsqu'un travailleur utilise l'outil des centaines de fois au cours d'une journée de travail, cela fait une grande différence", explique M. Schmid.

Outil portatif ABS-M30

Outil portatif ABS-M30

Un autre avantage de la fabrication numérique directe est l'amélioration de la fonctionnalité. Comme le processus additif peut facilement produire des formes organiques qui balaient et coulent, les concepteurs d'outils peuvent maximiser les performances tout en améliorant les caractéristiques de manipulation. "Le procédé de fabrication FDM en couches est bien adapté à la production de carrosseries complexes qui, lorsqu'on utilise des procédés classiques de découpe du métal, seraient très difficiles et coûteuses à produire", explique M. Eidenschink. Un exemple est un outil créé pour fixer les supports de pare-chocs, qui comporte un tube convoluté qui se plie autour des obstructions et place les aimants de fixation exactement là où ils sont nécessaires.

"La FDM prend de plus en plus d'importance en tant que méthode de fabrication alternative pour les composants fabriqués en petites quantités."

- Günter Schmid, BMW

Le département des gabarits et des montages a mis au point un organigramme simple pour déterminer quand le FDM est une option appropriée. Les critères sont la température, l'exposition chimique, la précision et la charge mécanique. Avec le matériau ABS de Stratasys, que les ingénieurs trouvent comparable au polyamide (PA 6), de nombreux outils destinés à l'assemblage de véhicules répondent aux critères. Pour ceux qui y répondent, les concepteurs peuvent créer des dispositifs qui tirent parti de tous les avantages du processus additif.

Schmid et Eidenschink sont tous deux convaincus qu'aucune entreprise ne peut se permettre de se passer du prototypage rapide pour le développement de produits. Pourtant, ils voient bien d'autres possibilités. "La FDM prend de plus en plus d'importance en tant que méthode de fabrication alternative pour les composants fabriqués en petites quantités", déclare M. Schmid.

Comment la FDM a-t-elle été comparée à l'usinage CNC traditionnel pour BMW ?

MéthodeCoûtDélai d'exécution
Usinage CNC traditionnel
(Aluminium)
$42018 jours
Système Stratasys
(thermoplastique ABS-M30)
$1761,5 jours
ÉPARGNE$244 (58%)16,5 jours (92%)
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