« J'estime qu'actuellement, un véhicule de police sur trois [en Allemagne] contient des pièces fabriquées par fabrication additive. Chez MOSOLF, nous utilisons tellement l'impression 3D qu'aucun véhicule ne quitte notre usine sans une pièce produite grâce à cette technologie. Nous imprimons actuellement en 3D environ 5000 pièces par an, mais la tendance est à la hausse, ce qui signifie qu'il y a au moins trois pièces fabriquées avec cette technologie sur chaque véhicule. »
Des solutions personnalisées pour répondre aux besoins des 17 corps de police allemands
« Notre plus grand défi est la variété », a déclaré M. Busam. Chaque division des forces de police achète différents types de véhicules, dont chacun peut nécessiter des composants personnalisés en fonction de son usage spécifique. Les composants à intégrer peuvent également varier : par exemple, différentes forces de police utilisent des systèmes de radio ou de signalisation provenant de différents fabricants. Cela signifie que chaque véhicule nécessite une grande quantité de pièces faites sur mesure.
L’entreprise MOSOLF collabore avec 17 forces de police en Allemagne, chacune ayant ses propres critères en matière d’ergonomie et d’utilisation des équipements embarqués. « Nous produisons des véhicules pour 17 forces de police en Allemagne, chacune ayant sa propre vision de l’ergonomie et de l’utilisation prévue. Par conséquent, les quantités sont généralement relativement élevées pour le modèle de base, mais si l’on tient compte du degré de personnalisation, elles diminuent à nouveau », a déclaré M. Busam.
L’équipe MOSOLF adapte des véhicules standards – voitures, camions et fourgonnettes du commerce – aux besoins spécifiques des forces de l’ordre. Son rôle est de trouver les emplacements optimaux pour chaque élément, tout en garantissant une ergonomie efficace, une robustesse adaptée et une esthétique soignée. Sur les modèles plus anciens, cette intégration était relativement simple, car l’aménagement intérieur offrait davantage d’espaces libres, notamment sur le tableau de bord ou dans la console centrale. Cependant, les véhicules les plus récents présentent de nouveaux défis.
« L'intérieur des véhicules comporte de plus en plus d'écrans et de moins en moins d'espace pour la maintenance. Bien qu'il y ait des compartiments pour ranger des objets ou recharger les téléphones, il est difficile de trouver de la place pour installer toutes les commandes. En particulier dans les véhicules dissimulés, où l'on ne devrait pas pouvoir voir qu'il s'agit en fait d'un véhicule de police »
MOSOLF a commencé à exploiter l’impression 3D en 2016, lorsqu’une demande de la police bavaroise a nécessité l’installation de nouvelles radios numériques sur l’ensemble de sa flotte de véhicules et de motos.
« Nous avons dû trouver une solution individuelle pour chaque véhicule et chaque moto. Si nous avions fabriqué toutes les pièces en tôle, le processus aurait été long et les solutions auraient été moins attrayantes. C'est pourquoi nous avons commencé à utiliser l'impression 3D. »
Dans un premier temps, l’équipe a opté pour l’impression 3D par dépôt de fil fondu (FDM), une technologie qui représentait alors la solution la plus accessible et adaptée aux besoins de l’entreprise. Toutefois, cette méthode a rapidement montré ses limites : elle ne permettait pas de produire en quantité suffisante pour répondre à la demande croissante et les pièces obtenues ne présentaient pas la qualité industrielle requise.
L’impression 3D par frittage sélectif par laser (SLS) semblait être l’alternative idéale, mais son adoption était freinée par le coût élevé des équipements, avoisinant les 200 000 €. Une telle dépense restait hors de portée pour de nombreuses petites entreprises. Cependant, cette situation a changé avec l’arrivée de la gamme Fuse de Formlabs.
« L’impression SLS est parfaite pour MOSOLF, car elle garantit une excellente qualité, une grande précision, des performances matérielles élevées et la possibilité de produire de nombreux composants simultanément. C’est rentable, parce que le système entier est extrêmement abordable », a déclaré Gerhard Duda, PDG et fondateur de 3D-WERK Black Forest GmbH, partenaire de Formlabs, qui a travaillé avec l’équipe de MOSOLF dès le début afin d’identifier les meilleures solutions pour leurs applications.
« L'écosystème Fuse était parfait pour nous, car il est le plus facile à gérer en termes de gestion et de flux de travail »
Des pièces finales personnalisées en 24 heures grâce à l'impression 3D SLS
Contrairement aux méthodes de production de masse classiques, telles que le moulage par injection, le thermoformage ou encore le formage de tôles, la fabrication additive offre un avantage considérable : elle permet de réaliser des petites séries de pièces personnalisées ou des composants finaux sans nécessiter d’outillage onéreux.
« Nous utilisons la technologie SLS et en particulier la Fuse 1+ 30W pour divers composants, des conceptions les plus petites et les plus simples à la console complexe installée dans les véhicules. Nous avons largement adopté cette technologie, et la Fuse 1+ 30W répond à environ 80 % de nos besoins »
« Les exigences peuvent varier non seulement d’un État à l’autre, mais aussi d’un poste de police à l’autre. L’impression 3D permet de s’adapter plus facilement à ces différences. Vous pouvez rapidement changer de design lorsque vous passez d’un véhicule à l’autre. Même si le véhicule et la forme sont identiques, les systèmes installés peuvent être très différents », a expliqué M. Morariu.
« Le plus grand impact de l'impression 3D sur la production en interne est que nous sommes devenus nettement plus rapides dans de nombreux domaines. Avec les procédés traditionnels, nous avons des durées de livraison de quatre à six semaines, surtout si les pièces doivent être revêtues. Avec l'impression 3D, nous pouvons nous procurer des pièces pratiquement du jour au lendemain. Si nous n'avions pas accès à l'impression 3D, nos processus de travail seraient probablement beaucoup plus longs et compliqués, car nous devrions sans doute fabriquer et adapter chaque pièce plusieurs fois. »
| IMPRESSION 3D SLS | FORMAGE DE TÔLE | THERMOFORMAGE | MOULAGE PAR INJECTION | |
|---|---|---|---|---|
| Délai entre la conception, le prototype et la pièce de série | 1 – 2 semaines | 6 – 8 semaines | 6 – 8 semaines | 6 – 8 semaines |
| Délai de production des pièces finales | 1 – 2 jours | 6 – 8 semaines | 6 – 8 semaines | 6 – 8 semaines |
| Autres facteurs |
Aucun outil n'est nécessaire Personnalisation facile Liberté de conception Esthétique supérieure |
Nécessite un outil Liberté de conception limitée Plus difficile à personnaliser Moins bonne esthétique |
Nécessite un outil Liberté de conception limitée Plus difficile à personnaliser |
Nécessite des outils coûteux Pas de personnalisation possible Moins de liberté de conception |
« De nos jours, les véhicules sont de plus en plus esthétiques, avec des intérieurs moins standards et des espaces de rangement de plus en plus dynamiques et sophistiqués. L'impression 3D joue un rôle clé dans la conception et l'ergonomie des véhicules, car elle offre des résultats que d'autres technologies, telles que le thermoformage ou le formage de tôles, ne peuvent pas toujours garantir. Pour ces formes compliquées, l'impression 3D est également la meilleure solution pour le raccordement au véhicule lui-même. Avec l'impression 3D, je peux concevoir plus librement, et je peux développer pleinement ma créativité en matière de design et de forme. »
L’un des atouts majeurs de l’impression 3D SLS réside dans la maîtrise des propriétés mécaniques des matériaux utilisés, notamment le nylon, qui est largement employé dans le secteur automobile pour la fabrication de composants aussi bien internes qu’externes. Grâce à son expertise, l’équipe de MOSOLF est en mesure d’anticiper les performances d’une pièce en nylon imprimée en 3D, ce qui lui permet d’optimiser la conception en fonction de son usage et, dans certains cas, de substituer des pièces métalliques d’origine par des alternatives plus légères et tout aussi robustes.
« L’écosystème Fuse offre un matériau parfait : prêt à l’emploi, présent sur le marché depuis longtemps et testé de manière approfondie », a déclaré M. Duda.
En plus de la durabilité, la résistance thermique constitue un critère essentiel pour les applications automobiles. Avec les matériaux FDM, le PLA est inadapté, car sa température de fléchissement sous charge (TFC) atteint seulement 50 ºC à 0,45 MPa. L’ABS, quant à lui, présente une TFC de 90 ºC à 0,45 MPa, ce qui représente une amélioration, mais reste souvent insuffisant pour certaines exigences industrielles. En comparaison, la poudre de Nylon 12 de Formlabs affiche une TFC de 171 ºC à 0,45 MPa, offrant ainsi une bien meilleure résistance à la chaleur. Cette caractéristique garantit la fiabilité des pièces fonctionnelles, comme un support de radio, qui ne risquent pas de se déformer ou de céder sous l’effet des températures élevées lorsque le véhicule est exposé au soleil en été.
