À l'aide des outils du logiciel 3D Spark, l'équipe a analysé différents facteurs influençant les coûts de production. Certains sont spécifiques aux pièces, d'autres aux procédés. Par exemple, orienter les pièces de manière à minimiser les supports et à maximiser les surfaces constructibles.
En simulant les forces exercées sur une charnière, ces outils permettent de retirer de la matière peu efficace. Cela se traduit par une perte de poids de 35 %. Moins de matière signifie également des temps d'impression plus rapides, réduisant ainsi encore les coûts.
Pour être honnête, ce qu'ils font ne devrait pas être nouveau pour quiconque travaille dans l'impression 3D. Il est logique d'agencer la pièce de manière raisonnable. Nous avons constaté des pertes de matière en impression 3D et en fabrication traditionnelle. Le plus intéressant est d'utiliser des outils permettant d'automatiser cette optimisation. Nous ignorons le coût du logiciel et supposons qu'il ne soit pas destiné au marché amateur de l'impression 3D. Mais en nous interrogeant sur les possibilités, nous pensons qu'avec un peu de lubrification du genou et de modélisation dans les logiciels disponibles, on peut obtenir des résultats similaires.
En théorie, tout outil capable d'effectuer une analyse par éléments finis devrait être capable de déterminer la matière à retirer. Nous avons constaté que les constructeurs automobiles utilisent l'impression 3D.
En simulant les forces exercées sur la charnière, ces outils peuvent retirer de la matière sans impact significatif. Je ne suis pas ingénieur, mais j'ai lu ceci et j'ai pensé à l'analyse par éléments finis. Puis je vous ai vu dans l'avant-dernière phrase. Je l'ai mentionné. Bien sûr, les constructeurs automobiles le font déjà. Comment comparons-nous ? Ce modèle fournit-il la force en cas d'urgence comme en utilisation normale ?
Chaque arête, vallée et congé nécessite du temps machine et de l'usure d'outil. Des changements d'outils supplémentaires peuvent être nécessaires, et lorsque l'on travaille sur une surface différente, il peut être nécessaire d'usiner et de réinstaller les pièces pour les orienter de manière à créer plusieurs poches, à condition de disposer d'un outil approprié tout autour.
Je pense que vous pourriez utiliser une machine avec plus de degrés de liberté pour tourner la pièce au meilleur angle… Mais à quel prix ?
L'impression 3D n'a généralement pas de telles restrictions de forme, ce qui rend les pièces complexes aussi faciles à réaliser que les pièces simples.
D'autre part, l'avantage de l'usinage soustractif traditionnel est que le matériau tend à être isotrope, sa résistance est uniforme dans toutes les directions et, sans méplats internes, il n'y a pas de risque de mauvaise adhérence due à un mauvais frittage. Il est également possible de le laminer (une étape peu coûteuse) pour obtenir une bonne structure de grain.
Toutes les méthodes d'impression 3D ont des limites de forme, même certaines pièces en SLM. Comme on pourrait le penser, la nature isotrope du SLM n'a pas vraiment d'importance. Les machines et procédés utilisés quotidiennement donnent des résultats très constants.
Cependant, la question des prix est un autre problème. Dans l'industrie aérospatiale, l'impression 3D peine à être véritablement compétitive.
Je dirais que l'industrie aérospatiale est l'un des rares secteurs où le coût de l'impression 3D métal peut être justifié. Les coûts de fabrication initiaux ne représentent qu'une infime partie du coût d'un produit aérospatial, et le poids est si important qu'il est facile de lui trouver une utilité. Comparé aux coûts exorbitants de l'assurance qualité des pièces composites, un procédé d'impression qualifié et un contrôle des dimensions critiques peuvent générer de réelles économies et apporter une bouffée d'air frais.
L'exemple le plus évident est tout ce qui est imprimé aujourd'hui dans les moteurs-fusées. On peut éliminer de nombreux défauts de qualité dans les pipelines complexes, tout en réduisant les pertes et le poids des conduites de retour. Je crois que certaines tuyères de moteurs sont imprimées en 3D (SuperDraco peut-être ?). Je me souviens vaguement d'une rumeur concernant une sorte de support métallique imprimé sur les avions de ligne Boeing.
Des produits tels que les nouveaux brouilleurs de la Marine et d'autres innovations peuvent comporter de nombreux supports imprimés en 3D. L'avantage des pièces à topologie optimisée réside dans l'intégration de l'analyse de résistance au processus de conception et de son lien direct avec l'analyse de fatigue.
Il faudra cependant du temps avant que des technologies comme le DMLS ne s'imposent réellement dans l'automobile et l'industrie manufacturière. Le poids importe beaucoup moins.
Une application où cette technologie est particulièrement efficace est celle des collecteurs hydrauliques/pneumatiques. La possibilité de réaliser des canaux et des cavités courbes pour le film rétractable est très utile. De plus, pour la certification, un test de contrainte à 100 % est toujours nécessaire ; un coefficient de sécurité important n'est donc pas nécessaire (la contrainte est de toute façon assez élevée).
Le problème est que de nombreuses entreprises se vantent d'avoir une imprimante SLM, mais peu savent s'en servir. Ces imprimantes sont réservées au prototypage rapide et restent la plupart du temps inutilisées. Ce domaine étant encore considéré comme nouveau, elles risquent de se déprécier rapidement et d'être mises au rebut d'ici cinq ans. Cela signifie que, même si le coût réel est très faible, obtenir un prix correct pour un travail de production est très difficile.
De plus, la qualité d'impression dépend de la conductivité thermique du matériau, ce qui signifie que l'aluminium a tendance à créer une rugosité de surface pouvant entraîner une fatigue gênante (même si un collecteur n'en a pas besoin si vous concevez pour cela). De plus, si le TiAlV6 s'imprime parfaitement et présente de meilleures propriétés de résistance que la nuance 5 de base, l'aluminium est principalement disponible sous forme d'AlSi10Mg, qui n'est pas l'alliage le plus résistant. Le T6, bien qu'adapté aux pièces moulées du même matériau, ne convient pas aux pièces SLM. Le Scalmaloy est également excellent, mais difficile à obtenir sous licence ; peu de fabricants le proposent. On peut également utiliser du Ti avec des parois plus fines.
La plupart des entreprises ont également besoin d'un bras, de 20 échantillons et de leur premier enfant pour traiter la pièce imprimée. Bien que fonctionnellement, c'est essentiellement la même chose que les pièces moulées usinées qui ont nécessité des années de travail et des sous, elles pensent que les pièces imprimées sont magiques et que les clients pensent avoir les poches pleines. De plus, les entreprises certifiées AS9100 ne manquent généralement pas de travail et aiment faire ce qu'elles font depuis longtemps, sachant qu'elles peuvent en tirer profit et le faire sans être accusées d'un accident d'avion.
Alors oui : l'industrie aérospatiale peut tirer profit des pièces SLM, et certaines le font, mais les spécificités de l'industrie et des entreprises qui fournissent ce service sont restées dans les années 70, ce qui complique un peu les choses. Le seul véritable développement concerne le secteur des moteurs, où les injecteurs de carburant imprimés sont devenus monnaie courante. Pour nous, l'approvisionnement en ASML est un combat difficile.
Tuyau d'échappement pour impression 3D en acier inoxydable P-51D. https://www.3dmpmag.com/article/?/powder-bed-systems/laser/a-role-in-military-fleet-readiness
D'autres facteurs liés aux coûts d'usinage sont la gestion des pertes de liquide de refroidissement dues à l'écaillage et à l'évaporation. De plus, les copeaux doivent être traités. Toute réduction des copeaux en production de masse peut générer des économies substantielles.
On parle souvent de conception topologique et, comme vous pouvez l'imaginer, il s'agit d'un niveau d'analyse supplémentaire, en plus de l'analyse par éléments finis. Ce n'est que ces dernières années que ce type d'outils a véritablement pris de l'ampleur, grâce à leur accessibilité croissante.
Chaque fois que vous voyez le nom Fraunhofer, il est breveté et la communauté des fabricants sera interdite de l'utiliser pendant très longtemps.
En d'autres termes : nous avons inventé une nouvelle façon de garantir que votre voiture soit remplacée dès que votre garantie expire.
Je ne vois pas le lien entre des charnières de porte plus légères et une conspiration diabolique qui vous pousse à jeter toute votre voiture à la poubelle ?
L'analyse de la durée de vie en fatigue est une chose ; si vous optimisez uniquement la résistance du matériau, vous vous retrouverez avec une pièce qui ne fonctionnera pas.
Même s'ils l'ont conçu de manière délibérément affaiblie, elle ne se fatiguera pas de sitôt après la fin de la garantie, ce n'est qu'une charnière, mais elle est neuve, et il est peu probable que vous deviez jeter toute la voiture... il y aura une voiture de remplacement pendant la durée de vie de la voiture, car en général elle est toujours bonne, mais cette pièce de rechange bon marché/facile est usée - rien de nouveau à cela...
En pratique, pour garantir qu'il répond aux normes de sécurité, etc., il est probablement encore fortement repensé, comme la plupart des châssis/carrosseries/sièges de voiture, en raison des contraintes qu'il subira lors d'une utilisation normale. . point de vente, sauf si la loi de votre région l'exige.
« Ce n'est qu'une charnière », mais c'est aussi un exemple de conception d'une pièce pour une durée de vie spécifique. Appliqué au reste de votre voiture, il deviendra vite un taudis.
Le scandale est le résultat de leur fréquente protection par brevet (MP3, je vois !).
L'économie américaine tout entière repose sur une telle « puce ». À certains égards, elle fonctionne :-/.
Fraunhofer a mené de nombreuses recherches scientifiques, non seulement appliquées, mais aussi fondamentales. Tout cela coûte de l'argent. Si l'on veut se passer de brevets et de licences, il faut davantage de financements publics. Grâce aux licences et aux brevets, les chercheurs étrangers supportent également une partie des coûts, car ils bénéficient eux aussi de la technologie. De plus, toutes ces études sont essentielles au maintien de la compétitivité du secteur.
D'après leur site web, une partie de votre impôt s'élève à environ 30 % (Grundfinanzierung), le reste provenant également de sources accessibles à d'autres entreprises. Les revenus des brevets représentent probablement une partie de ces 70 %. Si vous n'en tenez pas compte, le développement sera soit moins important, soit plus important.
Pour une raison inconnue, l'acier inoxydable est interdit et impopulaire pour les composants de carrosserie, de moteur, de transmission et de suspension. On ne le trouve que dans certains pots d'échappement coûteux, de mauvaise qualité comme l'AISI 410 martensitique. Pour un échappement de qualité et durable, il vous faudra utiliser vous-même l'AISI 304/316.
Tous les trous de ces pièces finiront par se boucher avec de la terre humide et elles commenceront à rouiller très rapidement. Comme la pièce est conçue pour un poids minimal, toute rouille la rendra immédiatement trop fragile. Vous auriez de la chance si cette pièce n'était qu'une charnière de porte, ou un support ou un levier interne moins important. Si vous avez des pièces de suspension, de transmission ou autres, vous êtes dans une situation délicate.
PS : Quelqu'un connaît-il une voiture en acier inoxydable dont la carrosserie, y compris la majeure partie de sa carrosserie, a été exposée à l'humidité, au dégivrage et à la saleté ? Tous les bras de suspension, les carters de ventilateur, etc., peuvent être achetés à n'importe quel prix. Je connais la DeLorean, mais malheureusement, elle n'a que des panneaux extérieurs en acier inoxydable, et non la structure de la carrosserie et d'autres détails importants.
Je paierais plus cher pour une voiture avec une carrosserie, un châssis, une suspension et un système d'échappement en acier inoxydable, mais cela implique un désavantage financier. Ce matériau est non seulement plus cher, mais aussi plus difficile à mouler et à souder. Je doute que des blocs et des culasses en acier inoxydable aient un quelconque intérêt.
C'est aussi très difficile. Compte tenu des normes actuelles de consommation de carburant, l'acier inoxydable ne présente aucun avantage. Il faudra des décennies pour compenser le coût carbone d'une voiture fabriquée principalement en acier inoxydable et retrouver les avantages de durabilité de ce matériau.
Pourquoi ? L'acier inoxydable a la même densité, mais est légèrement plus résistant. (AISI 304 – 8 000 kg/m³ et 500 MPa, 945 – 7 900-8 100 kg/m³ et 450 MPa). À épaisseur de tôle égale, un corps en acier inoxydable a le même poids qu'un corps en acier classique. De plus, il n'est pas nécessaire de les peindre, donc pas d'apprêt, de peinture ou de vernis supplémentaire.
Certes, certaines voitures sont fabriquées en aluminium, voire en titane, ce qui les rend plus légères, mais elles appartiennent principalement au segment haut de gamme et les acheteurs n'hésitent pas à en acheter de nouvelles chaque année. De plus, l'aluminium rouille, parfois même plus vite que l'acier.
L'acier inoxydable n'est en aucun cas plus difficile à mouler et à souder. C'est l'un des matériaux les plus faciles à souder et, grâce à sa ductilité supérieure à celle de l'acier ordinaire, il peut être moulé dans des formes plus complexes. Recherchez les casseroles, les éviers et autres pièces embouties en acier inoxydable, largement disponibles sur le marché. Un grand évier en acier inoxydable AISI 304 coûte bien moins cher et présente des formes plus complexes que n'importe quel garde-boue avant embouti dans cette feuille d'acier de mauvaise qualité. On peut facilement former des pièces de carrosserie en acier inoxydable de haute qualité sur des moules ordinaires, et ces moules dureront plus longtemps. En Union soviétique, certains ouvriers des usines automobiles fabriquaient parfois des pièces de carrosserie en acier inoxydable sur des équipements d'usine pour remplacer leurs voitures. On trouve encore de vieilles Volga (GAZ-24) avec un fond, un coffre ou des ailes en acier inoxydable. Mais c'est devenu impossible après l'effondrement de l'Union soviétique. Je ne sais pas pourquoi ni comment, et maintenant, personne n'acceptera de gagner de l'argent pour vous. Je n'ai pas non plus entendu parler de pièces de carrosserie en acier inoxydable fabriquées dans des usines occidentales ou du tiers monde. Tout ce que j'ai pu trouver, c'est une Jeep en acier inoxydable, mais pour autant que je sache, les panneaux en acier inoxydable ont été reproduits à la main, et non en usine. On raconte aussi que des fans de Golf Mk2 de Virginie-Occidentale ont essayé de commander un lot d'ailes en acier inoxydable auprès de fabricants de pièces détachées comme Klokkerholm, qui les fabriquent généralement en acier brut. Tous ces fabricants ont immédiatement et grossièrement coupé court à toute discussion sur le sujet, sans même parler du prix. Du coup, on ne peut même pas commander quoi que ce soit à un prix avantageux dans cette région, même en gros.
D'accord, c'est pourquoi je n'ai pas mentionné le moteur dans la liste. La rouille n'est certainement pas le problème principal du moteur.
L'acier inoxydable est certes plus cher, mais son boîtier n'a absolument pas besoin d'être peint. Le coût d'une pièce de carrosserie peinte est bien plus élevé que celui de la pièce elle-même. Ainsi, un boîtier en acier inoxydable peut être moins cher qu'un boîtier rouillé et durera presque éternellement. Remplacez simplement les bagues et joints en caoutchouc usés de votre véhicule et vous n'aurez plus besoin d'acheter une nouvelle voiture. Si cela s'avère judicieux, vous pouvez même remplacer le moteur par un moteur plus performant, voire électrique. Pas de gaspillage, pas de pollution environnementale inutile lors de la construction de nouvelles voitures ou de l'utilisation d'anciennes. Mais pour une raison inconnue, cette méthode écologique n'est pas du tout sur la liste des écologistes et des constructeurs.
À la fin des années 1970, des artisans philippins ont fabriqué à la main de nouvelles pièces de carrosserie en acier inoxydable pour Jeepneys. Ces véhicules étaient à l'origine construits à partir de jeeps datant de la Seconde Guerre mondiale et de la guerre de Corée, mais vers 1978, ils ont tous été retirés car l'arrière pouvait être allongé pour accueillir de nombreux passagers. Il a donc fallu en construire de nouvelles de toutes pièces et utiliser de l'acier inoxydable pour protéger la carrosserie de la rouille. Sur une île entourée d'eau salée, c'est une bonne chose.
La tôle d'acier inoxydable n'a pas d'équivalent en acier HiTen. C'est essentiel pour la sécurité, rappelons les premiers tests EuroNCAP sur des voitures chinoises qui n'utilisaient pas ce type d'acier spécial. Pour les pièces complexes, rien ne vaut la fonte GS : peu coûteuse, avec d'excellentes propriétés de moulage et une excellente résistance à la rouille. Le clou final est son prix. L'acier inoxydable est très cher. L'exemple d'une voiture de sport est cité à juste titre, car le coût n'a pas d'importance, mais pour VW, absolument pas.
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