Fabrication rapide et économique de pièces spéciales complexes

• Solution requise : éléments de glissement spéciaux de formes complexes
• Mode de fabrication :  frittage par laser
• Exigences : glissement optimisé, produit autolubrifiant, longue durée de vie
• Matériau : iglidur I3
• Secteur : automobile
• Bénéfice de la coopération : fabrication rapide et économique de petites séries. Pièces à longue durée de vie fonctionnant à sec.

Les conducteurs qui ne peuvent pas utiliser leurs jambes peuvent accélérer au volant avec les mains grâce à l'anneau accélérateur numérique Darios. Cet anneau accélérateur élégant et discret a été mis au point par la société Kempf en Alsace. Il offre un grand confort et une grande sécurité pour la conduite et peut être intégré à la plupart des véhicules automatiques. Les ingénieurs se sont trouvés confrontés à un problème lorsqu'il a fallu adapter l'anneau accélérateur à des volants avec méplats : Comment le faire coulisser dans les coins ? La solution trouvée, à savoir des éléments de glissement spéciaux en polymère iglidur I3 optimisé en glissement et destiné à l'impression 3D, a valu à l'entreprise, en 2019, le prix manus récompensant des solutions innovantes faisant appel à des paliers en polymères.Des pièces spéciales complexes peuvent être fabriquées en 24 heures en impression 3D igus avec ce polymère FSL autolubrifiant. Les pièces imprimées avec les polymères iglidur présentent une grande résistance à l'usure et ont une durée de vie calculable. 

 

La position de l'anneau accélérateur est donnée par deux capteurs dans le volant et transférée par un fil relié à un ordinateur se trouvant sous la planche de bord. Chaque modèle de volant est mesuré avec un scanner 3D pour pouvoir intégrer le mécanisme, les capteurs et une platine DARIOS de façon optimale. Source : Kempf

Problème

Pour la fabrication des anneaux accélérateurs destinés aux volants avec méplats, l'entreprise avait besoin régulièrement d'éléments de glissement reliés les uns aux autres de façon mobile et qui glissent sur une couronne en métal pour passer les angles. Chaque volant a besoin de plus de 200 éléments. La seule manière de réaliser ce mouvement est de concevoir des éléments de glissement spéciaux de forme complexe. Ces éléments de glissement ont de nombreuses contre-dépouilles, ce qui rend leur fabrication par des procédés traditionnels non seulement difficile mais aussi très coûteuse. La société Kempf accordant une garantie de 30 ans sur ses assistants à la conduite, les éléments de glissement doivent avoir une durée de vie extrêmement longue et être extrêmement fiables. Il n'est pas possible de graisser ces pièces car elles sont intégrées à la gaine en cuir de l'anneau accélérateur.

Solution

Les structures complexes et les contre-dépouilles des éléments de glissement spéciaux ne peuvent être réalisées que par fabrication additive. Kempf a trouvé le matériau idéal pour imprimer les éléments très fins : de l'iglidur I3, un polymère hautes performances au glissement optimisé. Les éléments de glissement spéciaux fabriqués par frittage laser dans les 24 heures passent les coins sans bruit et sans frottement et n'exigent ni graissage ni entretien. Malgré la quantité importante (plus de 10.000 pièces par commande), la fabrication des éléments de glissement par impression 3D s'est révélée plus intéressante que par moulage par injection en raison de la grande complexité des pièces.

Les deux mains peuvent rester sur le volant avec l'anneau accélérateur numérique Darios. Le conducteur peut aussi conduire et accélérer avec une main et utiliser le frein manuel à droite avec l'autre main. Source : Kempf

Conduire avec les mains seulement : Darios, l'anneau accélérateur numérique au volant

 « L'anneau accélérateur est le meilleur produit disponible sur le marché en termes de qualité. Sa finition n'a pas son pareil et sa fiabilité est sans faille. J'ai fait jusqu'à présent 785000 KM sans le moindre problème technique. Oui, je dis bien 785000 kilomètres, ce qui fait 19,625 fois le tour de la Terre. »

Cette citation n'est que l'une des nombreuses réactions venant d'utilisateurs enthousiastes de l'anneau Darios. Des réactions qui s'expliquent, Kempf jouant à fond la carte de la qualité et offrant à ses clients 30 ans de garantie sur tous les assistants à la conduite.

La société KEMPF a été fondée en 1955 par Hans Kempf qui n'avait pas le plein usage de ses jambes suite à une poliomyélite. Mécanicien passionné, il a inventé l'anneau accélérateur pour pouvoir conduire avec les deux mains sur le volant. Jusqu'à son décès en 2002, il avait aménagé plus de 100.000 véhicules.

Le système d'accélération au volant mis au point par Kempf est le seul système disponible sur le marché qui s'adapte à la vitesse du véhicule. A petite vitesse, l'accélération est douce, progressive et économique. A plus grande vitesse, elle est dynamique afin de garantir une conduite sûre et de pouvoir effectuer des manœuvres de dépassement rapides facilement et avec précision. Le volant conserve ses autres fonctions normales (réglage, airbag et klaxon). Le fonctionnement de la pédale est maintenu. Darios peut être arrêté à l'aide d'un bouton pour que d'autres conducteurs puissent utiliser le véhicule normalement.

L'anneau accélérateur peut être installé sur presque tous les véhicules automatiques. Sa forme élégante s'intègre parfaitement à la finition de l'habitacle. Source : Kempf

Accélération précise grâce à une gaine coulissante

Pour accélérer, il suffit de faire pression sur l'anneau dans le sens du volant. Cette opération n'exige que peu de force (3 Newton environ). La course entre le point mort et l'accélération maximale n'est que de quelque 18 mm. Lorsque le volant revient en position droite après un virage, la gaine coulissante permet une accélération précise en sortie de virage, indépendamment de la position du volant. Les deux mains peuvent rester sur le volant pour utiliser Darios, même s'il est possible d'utiliser l'anneau accélérateur avec une main seulement afin d'utiliser le frein principal manuel se trouvant à droite avec l'autre main. 

L'anneau accélérateur gainé de cuir fin s'intègre harmonieusement à l'habitacle du véhicule. Le client a même le choix pour la couleur du cuir. L'anneau Darios 211 a été mis au point pour permettre d'équiper les véhicules à volant avec méplats. Cet anneau accélérateur est aplati mais il conserve sa gaine coulissante. Mais comment maintenir ce coulissement en présence de méplats ? 

Beaucoup de nouveaux véhicules ont un volant avec méplats. Un anneau accélérateur adapté devait lui aussi présenter des méplats, ce qui a placé les ingénieurs face à quelques problèmes techniques. Source : Kempf

Plus de 200 éléments de glissement spéciaux en iglidur I3 permettent un coulissement fluide

La nouvelle tendance à équiper les véhicules d'un volant avec méplats plutôt que rond a placé les ingénieurs Kempf face à un défi de taille. Un volant avec méplats doit impérativement s'accompagner d'un anneau accélérateur avec méplats lui aussi, pour des raisons techniques comme pour des raisons esthétiques. Cet anneau accélérateur qui s'intègre si parfaitement et si discrètement au véhicule cache en vérité toute une série de détails complexes. Equiper un anneau accélérateur rond d'une gaine coulissante est relativement simple.Equiper un anneau accélérateur avec méplats d'une gaine qui coulisse tout aussi bien relève de la prouesse technique. 
 
La solution, les ingénieurs Kempf l'ont trouvée en coopération avec l'équipe impression 3D igus. Le nouveau Darios 211, le premier anneau accélérateur avec méplats du monde, fait appel à des pièces réalisées par fabrication additive avec du polymère iglidur I3 au glissement optimisé. Plus de deux cents de ces éléments reliés les uns aux autres et se déplaçant entrent dans la composition de l'anneau accélérateur avec méplats. Ils forment unecouronne coulissant sur le support métallique avec méplats de l'anneau accélérateur et permettent ainsi à la gaine de glisser parfaitement. Pour cette solution si innovante, la société Kempf s'est vu remettre le prix manus de bronze lors de la Foire de Hanovre 2019.

L'anneau accélérateur Darios 211 renferme plus de 200 éléments de glissement spéciaux complexes qui permettent un coulissement fluide de la gaine en cuir sur la couronne en métal. Source : Kempf

Avantages des éléments de glissement spéciaux imprimés à partir d'iglidur I3

Les ingénieurs ont décidé de fabriquer les éléments de glissement spéciaux complexes par impression 3D, les nombreuses contre-dépouilles rendant la fabrication en moulage par injection très compliquée et donc coûteuse. La fabrication additive ne pose que très peu de contraintes en matière de conception et permet donc une production rentable, en particulier pour les pièces aux géométries complexes. Il n'y a pas non plus de frais d'outillages.

L'une des principales raisons ayant motivé le choix de l'iglidur I3 pour la fabrication des éléments de glissement spéciaux a été la présence de lubrifiants solides dans le matériau. Ils rendent superflu tout entretien des pièces et la quasi absence d'usure allonge considérablement leur durée de vie. L'iglidur I3 se présente sous forme de poudre FSL pouvant être utilisée sur toutes les machines de frittage par laser courantes. La poudre est alors mise en fusion couche par couche avec un laser, ce qui permet de reproduire des structures fines avec une grande précision. En fonction de la taille de la pièce, plusieurs milliers de pièces peuvent être fabriquées en une opération d'impression durant environ 24 heures. Ce procédé de production permet au client non seulement de réduire ses coûts mais aussi de bénéficier de délais de fabrication et de livraison imbattables. Cette forme de frittage par laser a une autre particularité : elle permet l'impression en une même opération d'un emballage adapté aux pièces fines. Sont ainsi éliminés les coûts et le travail pour l'emballage ainsi que le risque que des pièces se perdent ou soient endommagées.L'iglidur I3 est de loin le polymère le plus utilisé par le service d'impression 3D igus. S'il est utilisé dans de nombreuses applications de glissement, c'est pour l'impression de roues dentéesqu'il s'impose comme le meilleur polymère actuellement disponible sur le marché.