Voiture électrique : General Motors mise sur l’impression 3D et le Generative Design

Une bascule est en train de s’opérer dans l’industrie automobile. Après la prise de position de nombreux pays pour mettre fin aux véhicules thermiques d’ici 2040, dont la Chine, premier marché mondial de l’automobile, les constructeurs prennent le virage de l’électrique. Menacés par des risques financiers importants découlant des nouvelles règles environnementales, ces derniers investissent en masse pour faire face à l’accélération de la transition énergétique. A l’image du constructeur suédois Volvo qui ne lancera plus que des modèles électriques et hybride en 2019, General Motors croit aussi à « un avenir tout électrique ».

Le géant américain qui a été l’un des premiers à s’intéresser à l’électrique avec l’EV1 sortie en 1996, veut utiliser l’impression 3D pour réduire le poids de ses prochains véhicules électriques. Elément clef de la durée d’autonomie des véhicules, l’allégement du poids des structures et carrosserie fait l’objet de toutes les attentions. Alors que nombre de constructeurs se tournent vers la fibre de carbone, General Motors mise sur l’impression 3D et le design génératif pour améliorer le rendement énergétique de ses véhicules, en créant des pièces plus légères mais aussi moins chères.

« au lieu de trouver une solution à un problème défini, il génère des milliers de propositions »

Pour l’aider dans sa tâche, GM s’est associé au géant du logiciel Autodesk. L’éditeur californien a développé une solution de « Generative Design » qui permet d’inventer de nouvelle formes inspirées de l’approche évolutive de la nature. Capable de créer des formes très complexes en déposant juste la quantité de matière nécessaire, l’impression 3D va de pair avec ce procédé qui créé des structures en treillis beaucoup plus légères. La technologie d’Autodesk repose sur l’utilisation d’algorithmes combinés à l’intelligence artificielle qui permet d’explorer rapidement des milliers de permutations d’une pièce. On obtient ainsi des formes que des designers n’auraient jamais pu imaginer, tout en respectant le cahier des charges. En Generative Design, le travail du designer consiste a entrer les objectifs et contraintes de conception et définir les paramètres tels que le type de matériau, le poids, la résistance, le coûts…

Si l’optimisation topologique existe déjà depuis plusieurs années, le Generative Design se distingue sur plusieurs aspects : « L’optimisation topologique se concentre sur une partie d’une pièce, et enlève de la matière à cette partie pour la rendre plus légère. » Expliquait le directeur de la technologie chez Autodesk Jeff Kowalski à l’université d’Autodesk 2016. « L’algorithme de Dreamcatcher ne fonctionne pas ainsi. Il ajoute de la matière. Il peut combiner plusieurs matériaux et techniques de fabrication. Et au lieu de trouver une solution à un problème défini, il génère des milliers de propositions.»

« des avancées considérables dans la conception et le développement de composants pour nos futurs véhicules »

Le constructeur américain a mené ses premiers essais sur une attache de siège en métal où sont attachées les ceintures de sécurité. Grâce aux 150 options de conception basées sur les paramètres définis par les ingénieurs, tels que les points de connexion, la résistance et la masse, GM et les ingénieurs d’Autodesk sont parvenus à créer un nouveau design, dont la structure organique n’aurait pu imaginée par un être humain seul. Le résultat est une pièce qui non seulement réduit le nombre de composants de huit à un, mais qui est 40% plus légère et 20% plus résistante que la pièce d’origine.

Familier de l’impression 3D utilisée depuis quelques années déjà par ses ingénieurs pour faire du prototypage, General Motors entend s’appuyer sur elle pour produire d’ici 5 ans des milliers ou des dizaines de milliers de pièces à mesure que la technologie s’améliorera. Directeur de la conception et de la fabrication additive chez General Motors, Kevin Quinn a souligné les nombreux avantages de la fabrication additive qui contribuerait à réduire les coûts d’outillage, à réduire la quantité de matériaux utilisés, mais aussi le nombre de fournisseurs nécessaires pour une pièce et les coûts logistiques.

« Cette technologie révolutionnaire offre des avancées considérables dans la conception et le développement de composants pour nos futurs véhicules afin de les rendre plus légers et plus efficaces. »,a déclaré Ken Kelzer, vice-président de GM, Global Vehicle Components and Subsystems. « Lorsque nous associons la technologie de conception aux progrès de fabrication tels que l’impression 3D, notre approche du développement des véhicules est complètement transformée et fondamentalement différente pour co-créer avec l’ordinateur d’une manière que nous n’aurions jamais imaginé auparavant

General Motors qui commercialise depuis 2016 sa Chevrolet Bolt (voir photo ci-dessus), dévoilera deux nouveaux modèles électriques dans les 18 prochains mois et 20 véhicules d’ici 2023. D’autres constructeurs font le pari de l’impression 3D, à l’image de PSA, Ford, ou encore Mercedes. En début d’année, la firme américaine Local Motors recevait un financement de 1 milliard de dollars pour son bus électrique imprimé en 3D.