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Les F1 de Renault roulent plus vite grâce... au prototypage rapide

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Renault F1 utilise une batterie de machines de prototypage rapide aussi bien pour la réalisation de maquettes testées en soufflerie que pour la réalisation de pièces peu critiques. Elles produisent quelque 300 pièces par semaine.

C'est peu dire que les machines de prototypage rapide de 3D Systems tournent à plein régime chez Renault F1 Team. Le centre technique de Renault F1, à Enstone (près d'Oxford, environ 300 personnes) est en effet équipé de :

- pas moins de quatre machines de stéréolithographie (type SLA 7000),
- une machine OctoForm (DCM, Direct Composite Manufacturing)
- prochainement, des machines de type SLS (Selective Laser Sintering)
- une imprimante 3D à cire chaude (Thermojet) utilisée uniquement pour un premier aperçu.

Toutes ces machines, fournies par 3D Systems, produisent quelque 300 pièces par semaine ! 

Ce sont les deux maquettes de soufflerie les plus grosses consommatrices de cette technologie (SLA), dont le principe est de polymériser par strates successives certaines zones d'un bain de résine pour obtenir la représentation physique d'un plan numérique 3D, directement issu de la CAO.

Les deux maquettes au 1/2 du véhicule de course de Renault font évidemment l'objet de maintes et maintes améliorations en vue d'améliorer pénétration dans l'air et tenue au sol. Directement après l'essai en soufflerie, les données sont analysées, et les performances de chaque variante comparées.

Pour le seul aileron avant, ce sont 20 variantes qui sont testées en soufflerie... pour chaque grand prix - les caractéristiques recherchées sont en effet étroitement dépendantes des particularités de chaque circuit. Et le cycle recommence !

Cette ingénierie concerne 70% des pièces de la maquette de test aérodynamique. Mike Gasgoyne, directeur technique de Renault F1 et grand promoteur de cette technologie estime le gain de temps en moyenne... à un facteur 100 ! Sans compter la précision des pièces incomparable avec l'usinage artisanal qui pouvait se faire auparavant. Sur un exemple précis, l'usinage à la main d'un aileron demandait auparavant une semaine et demi... On produit aujourd'hui 12 variantes d'ailerons par semaine ! Un travail qui porte ses fruits : Mike Gasgoyne estime à 1,5 seconde le gain sur un tour (circuit de Barcelone) imputable à cette incessante amélioration des facteurs aérodynamiques. Elle même rendue possible par le prototypage rapide.

Chez Renault F1 les procédés de prototypage rapide ne profitent pas qu'à la seule maquette de soufflerie. Par exemple, la transparence de la résine des pièces en procédé SLA est mise à profit pour étudier les flux de différentes tubulures et conduits d'admission/échappement. De même, une douzaine de pièces peu critiques (coques de rétroviseur, carter de roue, etc.) équipant le véhicule de course sont directement produit en prototypage rapide (procédé SLS).

3D Systems équipe toutes les écries de Formule 1, excepté Ferrari, qui sous-traite son prototypage rapide. Le partenariat entre le constructeur de machines américain (Valencia en Californie, pionnier de la stéréolithographie) et Renault Team F1 remonte à 1998. Mais l'exploitation intensive du procédé n'a démarré qu'en 2001.

Son premier système SLA (Stereolithography Apparatus), produit des pièces à la géométrie parfaite, mais dont le matériau répond peu aux besoins industriels. Le procédé DCM (pièces composites directement manufacturées, machine OptoForm chez 3D Systems) marque un net progrès puisqu'il produit une pièce très dure à partir d'une pâte chargée en composite (époxy + silicate). Renault F1 est la première écurie à l'utiliser.

Le procédé SLS (Selective Laser Sintering, frittage par laser), lui, peut parfaitement produire la pièce définitive. Déjà sous-traité par Renault F1, il devrait faire sous peu l'objet de l'acquisition de machines. La poudre métallique peut être d'acier, d'aluminium... La pièce frittée est ensuite baignée 24 heures à chaud dans un bain métallique, et l'on obtient par capillarité une pièce homogène, comparable à un résultat usiné. D'autres matériaux viendront comme des plastiques techniques ou du Nylon.

Thierry Mahé
envoyé spécial à Enstone

Pour en savoir plus
- site de Renault Team F1 : http://www.renaultf1.com
- site de 3D Systems : http://www.3dsystems.com

 

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