Découvrez comment Vital Auto crée des prototypes et des concept-cars de haute fidélité, en effectuant rapidement des itérations grâce à divers outils de pointe, notamment un vaste parc d'imprimantes 3D Form 3L et Fuse 1+. Vital est implantée au cœur de l'industrie automobile britannique.
La société compte parmi ses clients plusieurs grands constructeurs automobiles, parmi lesquels Volvo, Nissan, Lotus, McLaren, Geely, TATA et bien d'autres encore.
L'impression 3D contribue au développement des concept-cars de demain
Vital Auto est un studio de design industriel qui possède une solide expertise dans le secteur automobile. Il est situé au cœur de l'industrie automobile britannique. La société compte parmi ses clients plusieurs grands constructeurs automobiles, notamment Volvo, Nissan, Lotus, McLaren, Geely, TATA et bien d'autres encore.
Shay Moradi, vice-président de l'innovation et des technologies expérientielles chez Vital Autos, a déclaré : « Les clients font généralement appel à nous pour tenter de repousser les limites du possible avec les technologies disponibles ». Les constructeurs font confiance à Vital Autos lorsqu'ils n'ont pas le temps de mener eux-mêmes des expérimentations. L'entreprise relève tous les défis pour transformer des idées, des croquis préliminaires, des dessins ou des spécifications techniques en une forme physique aboutie.
La création d'un concept-car
Fondée en 2015, l'histoire de Vital Auto a commencé lorsque trois amis ont quitté leur emploi. Ils ont alors décidé de créer leur entreprise, et ce, de manière tout à fait appropriée, dans un garage. Le premier contrat remporté par la société concernait le concept de supercar NIO EP9. Cela a immédiatement orienté l'équipe vers la production de prototypes de véhicules extrêmement réalistes et de haute fidélité.
L'équipe de Vital Auto conçoit des voitures en partant de zéro. Elle conçoit l'ensemble de la structure, tous les éléments extérieurs et intérieurs, les systèmes d'ouverture et de fermeture, ainsi que les éléments interactifs. En fonction des demandes du client, l'équipe peut commencer à n'importe quelle étape, qu'il s'agisse d'une simple esquisse sur papier ou d'un véhicule déjà entièrement conçu. Entre cinq et trente personnes travaillent sur un même concept. Un projet peut généralement prendre entre trois et douze mois.
Un prototype d'exposition passe généralement par une longue phase de conception, qui peut comporter jusqu'à une douzaine d'itérations majeures. Tant que le design ne répond pas aux attentes du client, des itérations supplémentaires portant sur des éléments plus petits peuvent se succéder sans discontinuer.
« Dans notre secteur, il est tout à fait normal de considérer les propriétés virtuelles comme un moyen d’évaluer un produit avant sa mise sur le marché. Cependant, je pense que les objets physiques fabriqués auront toujours leur place. Rien ne vaut la sensation et le plaisir de tenir entre ses mains un objet qui a le bon poids, les bonnes proportions, et de voir comment l’environnement physique modifie notre perception de cet objet. »
Comment Vital Auto a développé son département d'impression 3D
« La plupart de nos clients viennent nous voir avec une nouvelle idée, une idée innovante. Quelque chose qui n’a jamais été fait auparavant. Les défis auxquels nous sommes confrontés sont nouveaux chaque jour et ils sont infinis », a déclaré Anthony Barnicott, ingénieur concepteur en charge de la fabrication additive. « Ces défis peuvent être très variés. Comment produire un tel nombre de pièces dans un délai donné ? Ou comment fabriquer une pièce qui respecte un poids précis tout en offrant les performances requises ? »
Les voitures d'exposition traditionnelles sont généralement réalisées uniquement à partir de pâte à modeler. L'équipe de Vital Auto utilise également le fraisage CNC à trois et cinq axes, le formage à la main, le modelage à la main de la pâte à modeler et des composites en PRV. Souvent, ces procédés traditionnels ne sont pas adaptés à la fabrication des pièces sur mesure nécessaires à la réalisation de concepts uniques.
« Nous utilisons l'impression 3D depuis le tout début. Nous voulions l'intégrer à nos processus de fabrication. Non seulement pour réduire les coûts, mais aussi pour offrir au client davantage de possibilités en matière de conception et de réalisation de ses idées », a déclaré M. Barnicott.
Aujourd'hui, Barnicott dirige l'ensemble du département d'impression 3D. Celui-ci comprend 14 imprimantes FDM grand format, cinq imprimantes SLS Fuse 1 et trois imprimantes SLA grand format Formlabs 3L.
« En termes de capacité, toutes ces imprimantes fonctionnent à plein régime, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, pratiquement depuis le premier jour. Nous utilisons ces imprimantes pour tous les aspects de nos concepts et de nos créations. En général, nous utilisons les Fuse 1 pour nos pièces de production, et nos Form 3L pour nos pièces de conception », a déclaré M. Barnicott.
Réalisation de modèles complexes à partir de plusieurs matériaux avec la Form 3L
« Nous utilisons les imprimantes Form 3L pour toutes les surfaces nécessitant une finition de classe A. Concrètement, dans le secteur automobile, cela concerne les intérieurs où certaines pièces ne sont pas recouvertes de cuir, d’Alcantara ou d’un tissu quelconque. Les matériaux Formlabs nous offrent une finition lisse et soignée, idéale pour nos peintres. Nous pouvons monter ces pièces directement sur un véhicule, dès leur sortie de l’imprimante », a déclaré M. Barnicott.
« Ce qui m’intéresse le plus dans les machines Form 3L, c’est leur polyvalence. La possibilité de changer de matériau en moins de cinq minutes. La diversité des matériaux, qui vont d’un matériau souple et flexible à un matériau dur et rigide, n’a pas de prix pour nous », a déclaré M. Barnicott.
Le 3L dispose de nombreux matériaux utilisés par toute l'équipe pour diverses applications. Par exemple :
Aérations
« C'est un défi courant pour notre entreprise : des clients viennent nous voir avec un produit qui leur est propre et souhaitent l'intégrer dans leur propre conception. Un jour, un client nous a contactés avec une bouche d'aération provenant d'un autre véhicule qu'il souhaitait intégrer à son propre habitacle. Nous avons utilisé la technologie de numérisation 3D pour reproduire cette pièce numériquement, puis nous avons créé une enveloppe extérieure. Nous l’avons d’abord produite en matériau Draft afin de tester le design et de permettre au client de le valider. À partir de là, nous sommes passés au matériau White pour produire une pièce prête à la fabrication. »
Packs de commutateurs
« Lorsque nous travaillons sur des conceptions extrêmement complexes, comme les petits ensembles de commutateurs, nous pouvons utiliser plusieurs matériaux pour obtenir un produit mécanique qui non seulement fonctionne correctement, mais qui est également adapté à une utilisation en conditions réelles. [Pour ces ensembles de commutateurs], nous avons associé des matériaux plus résistants, comme le Tough 2000 pour la surface supérieure, à des matériaux plus légers et plus économiques pour les composants internes. »
Joints de porte
« En général, la fabrication de joints de porte destinés à l’automobile peut s’avérer extrêmement coûteuse. Il n’existe tout simplement pas d’autre méthode que le moulage par extrusion pour les produire. Cela implique non seulement des coûts d’outillage très élevés, mais aussi des délais de production très longs. Nous avons pu tester l’un des tout derniers matériaux de Formlabs, le Flexible 80A. L’imprimante Form 3L nous a permis de produire des sections de ce joint de porte en une nuit. L’objectif était de tester différentes géométries, et l’impression a été réalisée avec une précision de 50 microns par rapport au modèle réel. »
La Form 3L permet à l'équipe de produire plusieurs versions d'une même pièce, le tout en moins de 24 heures dans la plupart des cas. Vital Auto a fini par acquérir trois machines différentes. Cela leur permet de produire trois versions d'une pièce en même temps, même en utilisant trois matériaux différents. Ils peuvent ainsi répercuter les économies réalisées sur le client et offrir un meilleur rapport qualité-prix. Pour ce faire, ils proposent plusieurs options au même prix.
« L’undes avantages de la fabrication additive réside dans la réduction des délais. Que faire alors de ce temps ainsi libéré ? Nous y voyons en quelque sorte un moyen d’élargir l’éventail des possibilités pour imaginer d’autres solutions. Cela permet d’ajouter davantage de cycles d’itération au processus », a déclaré Moradi.
« Il y a de nombreux produits que nous fabriquons et que nous ne pourrions tout simplement pas réaliser sans nos Form 3L. Avec certaines des techniques de fabrication les plus avancées, comme l'usinage CNC à sept axes, nous serions certes en mesure de produire ces pièces, mais cela impliquerait des coûts extrêmement élevés. »
Compléter l'usinage CNC des pièces mécaniques avec la Fuse 1
« La Fuse 1 a marqué nos premiers pas dans la technologie SLS. En tant que petite entreprise, nous pensions ne jamais pouvoir disposer d’une telle technologie sur place. Avec la Fuse 1, non seulement nous possédons une de ces machines, mais nous en avons en réalité cinq sur notre site. »
Ces machines nous permettent de produire très rapidement des pièces mécaniques structurelles. Non seulement à des fins d'essai, mais aussi pour des applications concrètes dans la plupart de nos concepts. Ce processus aurait généralement été réalisé par usinage CNC, soit sur place, soit à l'extérieur, selon la géométrie des pièces. Et nous aurions dû attendre deux à quatre jours avant de recevoir les pièces. « La Fuse 1 nous permet de réaliser tout cela sur place et d’avoir les pièces en main en moins de 24 heures dans la plupart des cas », a déclaré M. Barnicott.
La Fuse 1 est principalement utilisée par l'équipe pour la fabrication de pièces mécaniques, telles que des charnières de porte, des éléments internes de porte, des mécanismes de poignée de porte et des applications structurelles. Ces pièces peuvent être utilisées telles quelles à la sortie de l'imprimante, avec un minimum de finition. Voici quelques-unes des applications pour lesquelles l'équipe a utilisé la Fuse 1 :
Conduit d'air
« La fabrication de nombreuses pièces d'intérieur automobile peut s'avérer extrêmement complexe si l'on ne recourt pas aux méthodes traditionnelles de moulage par injection. Des éléments tels que les conduits d'air et les bouches d'aération internes sont invisibles, mais leur production engendre néanmoins des coûts élevés. Nous utilisons la Fuse 1 pour fabriquer ces pièces. Cela nous permet d'être beaucoup plus flexibles dans les conceptions que nous intégrons au véhicule, sans avoir à supporter les coûts élevés qu'elles impliqueraient habituellement. »
Étrier de frein
« Il arrive parfois que nous fabriquions des pièces pour lesquelles le client souhaite simplement voir à quoi ressemblera sa marque sur un modèle précis. Cela signifie que nous devons produire une pièce assez rapidement afin de pouvoir y apposer son logo. Nous utilisons la Fuse 1 pour fabriquer ces pièces. Prenons l'exemple d'un étrier de frein : nous pouvons y apposer le logo à différents endroits et dans différentes couleurs afin que le client puisse les examiner. »
Concept interactif pour une supercar
« L'impression 3D nous a permis de combiner les matériaux SLA et SLS pour mener à bien les différentes itérations de conception d'un projet spécifique. Cela nous permet de produire rapidement plusieurs itérations en combinant les deux procédés, en tirant parti de leurs propriétés spécifiques, afin d'aboutir à une conception finale. Cela peut aller des pièces mécaniques aux pièces transparentes, afin de vérifier leur qualité optique et leur rendu. »
On dit souvent que la fabrication additive est appelée à remplacer la fabrication soustractive. L'équipe de Vital Auto estime qu'il y a des avantages à associer différentes technologies afin de tirer parti de leurs meilleurs atouts.
L'équipe de Vital Auto ne partage pas l'idée selon laquelle la fabrication additive est appelée à remplacer la fabrication soustractive. Elle estime qu'il est avantageux de combiner ces deux technologies afin de tirer parti de leurs meilleurs atouts.
« Nous combinons ces deux procédés pour qu’ils se complètent mutuellement. Nous avons de nombreuses pièces pour lesquelles nous recourons à la fabrication soustractive. Nous utilisons ensuite la fabrication additive pour réaliser tous les détails les plus fins. Cela nous permet de produire une grande partie de nos maquettes de conception de manière bien plus rentable », a déclaré M. Barnicott.
Création de concept-cars ultra-réalistes grâce à l'impression 3D
« Les progrès réalisés dans le domaine de la technologie et de l’impression 3D au cours des dix dernières années sont phénoménaux. À mes débuts, lorsque je fabriquais des véhicules de niche en petites séries, certains des produits que nous fabriquons aujourd’hui auraient tout simplement été impossibles à réaliser. Et non seulement je suis capable de produire ces pièces aujourd’hui, mais je peux aussi les fabriquer de manière très rentable et très rapide », a déclaré M. Barnicott.
L'impression 3D permet non seulement aux équipes de créer plus rapidement des produits améliorés, mais aussi d'attirer de nouveaux clients. Elles ont constaté que bon nombre de leurs clients savent qu'ils peuvent compter sur elles pour accéder aux technologies les plus récentes et souhaitent que leurs composants soient fabriqués à partir des matériaux les plus innovants.
« Il y a certaines choses qu’on ne peut tout simplement plus qualifier de technologies émergentes. L’impression 3D en fait partie. Elle a tellement évolué que tout ce que nous produisons est d’une qualité suffisante pour être utilisé dans la phase finale de présentation, avec toutes les étapes de finition que nous y ajoutons. L’impression 3D est passée du statut de simple nouveauté à celui d’élément absolument indissociable de notre travail », a déclaré Moradi.
Solution en vedette
Imprimantes 3D Formlabs
Machines SLA et SLS destinées aux designers, ingénieurs, enseignants et professionnels des secteurs dentaire et médical
Formlabs est devenu le premier fournisseur mondial d'imprimantes 3D professionnelles utilisant les technologies de stéréolithographie (SLA) et de frittage laser sélectif (SLS).