Volvo Construction Equipment (VCE) est l'un des plus grands fabricants mondiaux d'équipements de construction. La vaste gamme de produits de l'entreprise comprend des tombereaux, des chargeuses, des excavatrices, des équipements compacts et des équipements routiers. Les ingénieurs de Volvo ont récemment conçu un nouveau carter de pompe à eau pour les tombereaux articulés A25G et A30G de la société. Les ingénieurs ont utilisé la simulation pour optimiser la conception des passages d'écoulement internes dans le boîtier, mais ont dû construire un prototype pour effectuer des tests fonctionnels afin de valider la nouvelle conception. Jusqu'à récemment, l'entreprise aurait investi dans l'outillage. Le coût de l'outillage pour ce projet aurait été d'environ 9 090 $, le coût des pièces étant d'environ 909 $. Le délai de réalisation du prototype aurait été de 20 semaines minimum.
La direction de Volvo a chargé l'équipe d'ingénierie de réduire les coûts de développement et de réduire le délai d'exécution des grands projets de moteurs de 36 à 24 mois. Les ingénieurs ont estimé que l'impression 3D serait une bonne référence pour déterminer si les pièces imprimées pouvaient résister aux tests fonctionnels. Les prototypes de carter de pompe à eau doivent pouvoir survivre à la chaleur et à la haute pression du compartiment moteur. Pour atteindre cet objectif, la société a utilisé la technologie de Stratasys de son site de Shippensburg, en Pennsylvanie.
Les ingénieurs de VCE ont imprimé en 3D le boîtier dans un matériau transparent. Ils ont monté neuf inserts filetés dans la pièce et scellé le boîtier avec de la résine époxy et un durcisseur pour éviter les fuites. Ils ont fixé la veste à une pompe à eau, puis monté la pompe sur un A30G. Les ingénieurs ont mesuré le débit d'eau et la pression de la pompe à eau existante et de la pompe à eau avec le nouveau boîtier. Le boîtier nouvellement conçu a passé les tests avec succès.
Ce projet a démontré la faisabilité de l'intégration de l'impression 3D dans le processus de développement du moteur de VCE. Chaque nouvelle génération de moteurs nécessite généralement 15 à 20 nouvelles pièces en métal coulé et 12 à 15 tuyaux profilés moulés pour chaque moteur. Les prototypes imprimés en 3D peuvent être produits en environ 1/10e du temps nécessaire pour produire des prototypes à l'aide de méthodes de fabrication traditionnelles, ce qui représente un gain de temps considérable.
"L'impression 3D permettra de construire des maquettes de composants de moteur afin que les équipes de la plate-forme et de la fabrication puissent fournir des commentaires à un stade beaucoup plus précoce du processus de développement", a déclaré Jeff Hartman, concepteur de produits pour VCE. "Cela devrait réduire le risque d'erreurs et la nécessité de changements à toutes les étapes du processus de développement."
Étant donné que l'impression 3D du prototype a coûté 770 $ et n'a pris que deux semaines, y compris la conception et le développement, VCE a terminé ses tests beaucoup plus tôt que les méthodes traditionnelles ne l'auraient permis. VCE accélère maintenant la production de la nouvelle pièce.
L'impression 3D permet également de réaliser des économies substantielles. L'outillage pour les prototypes métalliques coûte entre 4 500 $ et 18 000 $, mais les pièces prototypes imprimées en 3D ne coûtent que 600 $ à 1 000 $. Alors que l'outillage de tuyaux moulés pour les prototypes coûte environ 600 $ et que ses prototypes coûtent entre 60 $ et 90 $, les prototypes de tuyaux moulés en sable peuvent être remplacés par des prototypes imprimés en 3D qui coûtent entre 100 $ et 800 $. Plusieurs itérations de prototypes multiplient les économies de coûts.
"VCE envisage également d'utiliser l'impression 3D pour produire des gabarits et des fixations afin d'augmenter l'efficacité du processus de fabrication et des pièces fabriquées numériquement pour répondre à la production de pièces à faible volume", a conclu Hartman.
