Alpine F1 Team utilise la fabrication additive métallique (AM)

Alpine F1 Team fait progresser la gestion de l'énergie et des fluides avec un accumulateur hydraulique imprimé en titane

L'impression au titane et le processus de nettoyage exclusif de 3D Systems aident Alpine F1 Team à faire rentrer plus de performances dans des espaces limités pour faire progresser l'innovation à bord des voitures.

Alpine F1 Team s'est tourné vers la fabrication additive métallique (AM) pour pousser les performances de sa voiture en produisant un accumulateur hydraulique en titane offrant une fonctionnalité complète dans un encombrement réduit. Forte de plusieurs années de collaboration avec 3D Systems en matière d'approvisionnement et de développement, Alpine F1 Team a choisi la technologie d'impression directe sur métal (DMP) de 3D Systems pour produire cette pièce complexe, et s'est appuyée sur l'expertise et les processus de nettoyage exclusifs de 3D Systems pour garantir une qualité optimale.

"Au-delà de la précision nécessaire de la pièce elle-même, nous avions des exigences très strictes en matière de propreté des fluides pour la bobine d'injection, que nous ne pouvions atteindre qu'en nous associant à 3D Systems. Leur procédé de nettoyage exclusif a fait ses preuves dans des applications de haute performance pour fournir des composants exempts de particules, même sur des canaux internes difficiles.Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)"
- Pat Warner,
Advanced Digital Manufacturing Manager, Alpine F1 Team

Le défi

Pousser les performances avec une conception et une fabrication avancée !
Alpine F1 Team améliore continuellement sa voiture, travaillant dans des cycles d'itération très courts pour faire progresser et affiner les performances autant que possible. Les défis constants consistent à travailler dans l'espace limité disponible, à maintenir le poids des pièces aussi bas que possible et à respecter les contraintes réglementaires en constante évolution. Les experts de l'Application Innovation Group (AIG) de 3D Systems ont fourni à Alpine F1 Team le savoir-faire nécessaire pour rendre possible la production de titane pour un composant complexe enroulé dont la géométrie interne est difficile et axée sur la fonction. La fabrication additive offre une occasion unique de relever les défis d'une innovation rapide en fournissant des pièces très complexes dans des délais courts. Pour des pièces telles que l'accumulateur hydraulique d'Alpine F1 Team, une expertise supplémentaire en matière de fabrication additive a été nécessaire pour obtenir une pièce réussie en raison du niveau de complexité de la conception et des exigences strictes en matière de propreté. 

La solution

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La fabrication additive a permis à l'Alpine F1 Team de maximiser la longueur de la bobine d'amortissement tout en conservant une fonctionnalité complète dans un espace restreint.

01 Conditionnement d'une fonctionnalité complexe dans un espace limité !

Pour l'accumulateur, plus précisément une bobine d'inertie de fluide de soulèvement arrière, Alpine F1 Team a conçu un amortisseur à ligne dure, qui fait partie d'un amortisseur de soulèvement arrière dans le système de suspension arrière à l'intérieur du boîtier principal de la boîte de vitesses. Long morceau de tube rigide, l'accumulateur stocke et libère de l'énergie afin d'atténuer les fluctuations de pression. À ce titre, les performances de l'amortisseur de ligne sont corrélées à son volume interne, et donc à la longueur du composant.

La fabrication additive a permis à l'Alpine F1 Team de maximiser la longueur de la bobine d'amortissement tout en intégrant une fonctionnalité complète dans un espace restreint. Selon Pat Warner, responsable de la fabrication numérique avancée chez Alpine F1 Team, la conception finale serait impossible à produire avec une autre méthode : "Nous avons conçu cette pièce pour qu'elle soit aussi volumétriquement efficace que possible, et pour partager l'épaisseur de la paroi entre les tubes adjacents. Atteindre ce volume n'est possible qu'avec l'AM".

La bobine d'amortissement finale en titane a été produite à l'aide du DMP Flex 350 de 3D Systems, un système d'AM métallique haute performance présentant les meilleurs niveaux d'oxygène de sa catégorie (<25 ppm) et une atmosphère d'impression inerte. L'architecture système unique des machines DMP de 3D Systems garantit des pièces exceptionnellement solides et précises, avec une grande pureté chimique, et la répétabilité nécessaire pour les pièces de production.

02 La propreté des pièces pour une performance sans faille

Pendant le fonctionnement, la bobine de mouillage est remplie de fluide et compense les fluctuations de pression dans le système en absorbant et en libérant de l'énergie. Pour fonctionner correctement, le fluide doit répondre à des spécifications de propreté afin d'éviter toute contamination. L'utilisation de l'AM métallique pour concevoir et produire ce composant a offert des avantages considérables en termes de fonctionnalité, d'intégration dans le système plus large et de réduction du poids, mais l'équipe a dû relever un défi lorsqu'il s'est agi d'éliminer complètement la poudre des canaux internes.   


Pour parvenir à une évacuation complète de la matière sur ces impressions métalliques complexes, l'AIG de 3D Systems a mis à profit sa vaste connaissance des processus pour appliquer un protocole de nettoyage exclusif qui a été utilisé avec succès sur des dizaines de milliers de pièces et garantit des composants en titane exempts de particules. Pour les clients qui prévoient d'adopter l'AM métallique et exigent le plus haut degré de propreté des pièces pour les canaux internes, 3D Systems dispose d'un protocole établi pour transférer ce savoir-faire aux nouvelles installations.

03 Flux de travail pour le métal de qualité

La solution complète d'AM métal de 3D Systems va au-delà de son expertise de pointe et de sa plateforme d'impression métal pour inclure des matériaux soigneusement développés et optimisés et le logiciel 3DXpert. 3DXpert est un logiciel tout-en-un permettant de préparer, d'optimiser et de gérer le flux de travail d'impression sur métal.

Alpine F1 Team a choisi le matériau LaserForm Ti Gr23 (A) pour son accumulateur, citant comme raisons de son choix sa grande résistance et la possibilité de produire avec précision des sections de parois fines. Tous les matériaux LaserForm ont des paramètres d'impression spécifiques, largement développés dans 3DXpert, qui intègrent l'expertise des ingénieurs de 3D Systems au sein du flux de travail pour des résultats de la plus haute qualité.t qui intègrent l'expertise des ingénieurs de 3D Systems au sein du flux de travail pour des résultats de la plus haute qualité.

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Alpine F1 Team travaille dans des cycles d'itération très courts pour faire progresser et affiner autant que possible les performances de sa voiture.

04 Consultation d'experts

Alpine F1 Team a tiré parti de l'expertise de 3D Systems en matière de conception pour la fabrication additive afin d'accélérer sa progression et de favoriser son succès grâce à des conseils sur l'orientation optimale de la construction, les épaisseurs de paroi réalisables et la manière de partager les parois entre les sections de paroi adjacentes, ainsi qu'à son expertise en matière de post-traitement. En tant que co-développeur constant de solutions innovantes et de premier plan pour l'industrie, le groupe d'innovation d'application de 3D Systems possède une expérience étendue et approfondie dans la transition des applications des concepts à la fabrication à l'échelle. 3D Systems est le partenaire de centaines d'applications critiques dans des secteurs où la qualité et la performance sont primordiales. L'approche systématisée de 3D Systems pour passer du prototypage à la production garantit une voie simplifiée vers des pièces AM qualifiées. Le leader de l'AM propose également un transfert de technologie pour aider les clients à adopter avec succès la fabrication additive dans leurs propres installations.

Suite au succès de l'accumulateur en titane imprimé d'Alpine F1 Team, Warner explique que l'équipe a été encouragée à rechercher des composants de suspension plus complexes l'année suivante.

Les résultats

Impression en titane sans particules de canaux internes complexes pour des performances optimisées à un volume limité

épaisseur de paroi de 0,5 mm

imprimé avec une grande précision et répétabilité


niveau d'oxygène <25 ppm

pour une qualité mécanique optimale des pièces et une utilisation optimale des matériaux

Compression de la longueur totale de la pièce

pour s'adapter à un volume limité


Économie de masse

grâce au partage des parois adjacentes

Source : 3D Systems