Le nom de Bugatti est associé à des voitures à la pointe de la technologie plutôt qu’à l’impression 3D, mais le constructeur a annoncé qu’il avait fabriqué un nouvel étrier de frein non seulement le plus grand de l’industrie automobile, mais également le plus grand composant en alliage de titane . Fruit d’une collaboration entre le département de développement de Bugatti et le Laser Zentrum Nord à Hambourg, l’étrier de frein monobloc à huit pistons pourrait un jour donner naissance à des composants automobiles alliant des performances supérieures à une production plus rapide et moins chère.

Cet étrier de frein monobloc à huit pistons développé par Bugatti est le premier étrier de frein au monde produit par une imprimante 3D (Crédit: Bugatti)

Le développement d’hypervoitures comme la Bugatti Veyron et Chiron pourrait pousser l’enveloppe de la performance automobile, mais aussi forcer le développement des composants du véhicule et des matériaux utilisés pour les fabriquer. Un exemple est la conception de frein utilisée sur la Chiron, dont les étriers sont les plus grands installés dans une voiture de production et ont été conçus en utilisant des principes bioniques. Ils sont forgés à partir d’un alliage d’aluminium haute résistance et contiennent des pistons en titane – huit pour les freins avant et six pour l’arrière.

Les nouveaux étriers sont destinés à combiner poids minimal et rigidité maximale, mais Bugatti a estimé qu’il y avait de la place pour de l’amélioration. Les ingénieurs de la société ont donc créé une autre version entièrement en alliage de titane aéronautique appelé Ti6AI4V, normalement utilisé dans les trains de roulement fortement sollicités, les composants des ailes et les moteurs à réaction.

Selon Bugatti, les étriers en titane auraient une résistance à la traction de 1 250 N/mm² (125 kg/mm²). De plus, l’étrier en titane, mesurant 41 x 21 x 13,6 cm et mesurant seulement de 1 à 4 mm d’épaisseur, ne pèserait que 2,9 kg, comparativement aux 4,9 kg en aluminium.

Malheureusement, alors que le titane promettait des performances et une durabilité supérieures à celles de l’aluminium avec une économie de poids de 40%, les alliages de titane sont notoirement difficiles à mouler ou à forger et nécessitent souvent des techniques exotiques, comme le formage explosif. La réponse de Bugatti était de se tourner vers une technique de fabrication additive, mieux connue sous le nom d’impression 3D, qui utilise des lasers pour fondre la poudre d’alliage de titane en formes précises et complexes.

L’étrier est passé de l’idée au prototype en seulement trois mois. Après que Bugatti ait terminé la modélisation informatique, les fichiers de données ont été envoyés à Laser Zentrum Nord pour la simulation finale et l’impression en utilisant la plus grande imprimante au monde capable de gérer le titane grâce à ses quatre lasers de 400 W.

Bugatti dit que l’impression de l’étrier n’a pris que 45 heures, ce qui est un temps remarquablement court pour réaliser un prototype complexe. Lors du processus, l’imprimante a déposé 2 213 couches de poudre fine d’alliage de titane, une à la fois. Après que chaque couche ait  été déposée, les lasers, guidés par les fichiers de conception, ont fusionné l’alliage dans une section transversale de l’étrier avec des structures de support temporaires qui se sont refroidies et solidifiées instantanément, avant que la machine répète le processus.

Frank Götzke, responsable des nouvelles technologies au département de développement technique de Bugatti Automobiles

Une fois terminée, l’excès de poudre a été enlevé et l’étrier a été placé dans un four, où il a été initialement soumis à une température de 700°C, qui a été abaissée à 100 °C pour stabiliser la structure et éliminer les contraintes. Les supports ont ensuite été retirés et l’étrier a été renvoyé à Bugatti pour un traitement mécanique, physique et chimique final afin d’améliorer sa durabilité avant l’usinage final.

«Ce fut un moment très émouvant pour l’équipe lorsque nous avons tenu entre nos mains notre premier étrier de frein en titane issu d’une imprimante 3D», déclare Frank Götzke, responsable des nouvelles technologies au département de développement technique de Bugatti Automobiles. «En termes de volume, c’est le plus grand composant fonctionnel fabriqué à partir de titane par des méthodes de fabrication additive. Tous ceux qui regardent la pièce sont surpris de sa légèreté, malgré sa grande taille.» Techniquement, c’est un étrier de frein extrêmement impressionnant. »

Dans le but d’être utilisé dans la production en série, le nouvel étrier devrait commencer les essais de véhicules avant juin de cette année.

https://www.bugatti.com/media/news/2018/world-premiere-brake-caliper-from-3-d-printer/