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Fabrication additive pour une construction ultralégère

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Grâce à une construction légère cohérente, le poids du véhicule des prototypes électriques de l’équipe Formula Student de la BFH atteint à peine 200kg. Des méthodes de fabrication additive permettent de produire efficacement des composants très complexes et très légers.

La construction légère fait partie des technologies clés dans le développement d’une voiture de course électrique. Les véhicules n’en deviennent pas seulement plus rapides, mais aussi nettement plus efficaces. La fabrication additive (impression 3D) de composants offre de nouvelles possibilités dans la conception optimale des composants. La réduction du poids est notamment très importante pour la masse non suspendue (par ex. les roues, les freins, les supports de roues), la tenue de route étant nettement améliorée (en raison des variations décroissantes de la force de contact des roues). C’est pourquoi la Bern Formula Student BFS utilise l’impression 3D sur métal, notamment dans ce domaine.

Fig. 1: L’enveloppe de refroidissement du moteur en aluminium produite selon un procédé de fabrication additive pèse 138g.
Source: BFS

Applications dans les voitures de course

Fig. 2: Le support de roue fraisé dans l’alu pèse 861g.
Fig. 3: Le support de roue optimisé sur le plan topologique en titan imprimé en 3D pèse 621g.
Source: BFS

Comme les dernières voitures de course de la BFS sont équipées de moteurs électriques intégrés dans le support de roue, le refroidissement du moteur fait aussi partie de la masse non suspendue. La fabrication additive des enveloppes de refroidissement du moteur permet de combiner poids minimal, bonne dissipation de chaleur et écoulement optimal du fluide avec une construction efficace (Fig. 1).

Des supports de roue optimisés sur le plan topologique (Fig. 3) ont en outre été développés pour le véhicule de la saison 2017. L’optimisation topologique est une méthode de calcul informatique qui permet de déterminer la stabilité optimale du composant avec le moins de matériau possible. Il en résulte une sorte de structure organique réalisable par processus SLM (fusion sélective par laser). En comparaison avec un support de roue fraisé dans de l’aluminium à haute résistance (Fig. 2), le poids a pu être réduit de près de 28%.

 

Bern Formula Student (BFS)

Formula SAE (aussi appelée Formula Student) est la plus grande compétition estudiantine d’ingénierie au monde. Le but est d’appliquer les connaissances d’ingénierie au développement et à la construction d’une voiture de course. Depuis 2015, la BFS affronte dans différentes disciplines des équipes d’étudiants du monde entier avec une voiture de course à propulsion électrique. Des étudiant-e-s de différentes filières d’études (Technique automobile, Génie électrique, Mécanique et Microtechnique, Ingénierie de gestion) collaborent de manière interdisciplinaire.