Poignées de bobsleigh imprimées dans un polyamide chargé en fibres de carbone (crédits photo : CRP USA)
L’impression 3D n’a pas fini de faire la démonstration de ses bénéfices dans le monde du sport. Qu’il s’agisse d’apporter plus de confort aux athlètes et/ou repousser leurs performances, les acteurs de cette industrie exploitent de mieux en mieux cette technologie. Dans le sport de haut niveau où les résultats peuvent se jouer au millième de seconde près, l’importance de capitaliser sur la fabrication additive s’affirme de manière encore plus évidente.
Confirmant cette évolution, aux Etats-Unis, la fédération de bobsleigh/skeleton (l’USABS) a fait appel au savoir faire de CRP, l’une des principales sociétés d’impression 3D du pays, pour fabriquer certaines pièces de ses bolides. En préparation des JO d’hiver pour améliorer les performances de ses « bobeurs », l’organisme a misé sur cette technologie pour créer des composants imprimés en 3D fonctionnels, résistants au stress et flexibles. Des pièces comprenant notamment des poignées de poussée, et qui ont joué un rôle essentiel dans l’optimisation de l’accélération et la minimisation des forces de poussée générée au départ et la traînée pendant la descente.
Le CRP USA raconte avoir été mis en relation avec l’USABS par l’un de ses partenaires techniques, une entreprise locale spécialisée dans les produits en fibre de carbone. Par la suite, leurs équipes d’experts respectives ont tenu plusieurs réunions visant notamment à déterminer les matériaux les plus appropriés pour les composants visés.
Le grand avantage de l’impression 3D pour l’équipe USA Bobsled/Skeleton est qu’aucun moule n’a besoin d’être fabriqué, ce qui permet un gain de temps considérable et des coûts bien inférieurs. Autorisant des designs autrement plus complexes qu’avec les techniques classiques, la fabrication additive permet aussi d’ajuster les pièces à volonté, sans limites d’itérations.
Sans grande surprise, pour l’USABS, concevoir des pièces plus performantes tout en respectant les réglementations strictes régissant les compétitions de bobsleighs n’a pas été une tâche aisée. « Au début des courses, il y a de grandes forces sur le bobsleigh. Il faut également tenir compte des accidents de bobsleigh. Pour ces raisons, les matériaux de construction doivent être flexibles et solides, pour éviter la casse des pièces. » explique Marc van den Berg, responsable de la technologie et des équipements pour l’USABS. « La fabrication de poignées de poussée est un excellent exemple de l’efficacité du processus d’impression 3D combinée au bon matériau de construction, surtout lorsqu’il est soutenu par un personnel technique qualifié et attentif aux besoins du client. L’équipe USABS avait besoin de produire facilement les poignées de poussée, en plus de personnaliser les poignées en fonction de chaque athlète et de les changer facilement », a déclaré Nathanael Baker, coordinateur principal de projet pour CRP USA. »
« En évitant la construction de moules coûteux, nous avons pu réaliser rapidement plusieurs tests avec des formes légèrement différentes en fonction des besoins »
À gauche les poignées imprimées vue de l’intérieur, à droite vues de l’extérieur (crédits photo : CRP USA)
L’évaluation réalisée par CRP USA a finalement conduit à l’identification d’une poudre SLS (frittage laser) appelée Windform SP, soit plus exactement un polyamide chargé en fibre de carbone, comme le mieux adapté en raison de ses caractéristiques de résistance aux chocs, aux vibrations et à la déformation (Densité à 68 °F : 1,106 g/cc, Densité à 20 °C : 1,106 g/cc ; Point de fusion : 380 °F, Point de fusion : 193,3 °C ; HDT 1,82 Mpa : 368 °F, HDT 1,82 Mpa : 186,5 °C ; Résistance à la traction : 11 000 psi, Résistance à la traction : 76,10 Mpa ; Allongement à la rupture : 11,38 %, pour ne citer que quelques propriétés).
Une fois les poignées imprimées en 3D, CRP USA les a expédiées à l’USABS, recevant au passage des éloges pour la rapidité de la fabrication et de la livraison. Marc van den Berg et l’équipe de l’USABS ont ainsi pu étudier, tester et apporter des modifications aux pièces selon leurs besoins en un temps record.
« En évitant la construction de moules coûteux, nous avons pu réaliser rapidement plusieurs tests avec des formes légèrement différentes en fonction des besoins. La rapidité d’exécution et de livraison par CRP USA nous a permis de tester les poignées de poussée pour évaluer leur résistance au stress et leur ergonomie, en effectuant les itérations nécessaires jusqu’à ce que nous obtenions le résultat optimal pour nous », a déclaré van den Berg.
« La plus grande exigence concernant les poignées de poussée arrière est qu’ils doivent rester intacts en cas de chute du bobsleigh, et c’est ce qui s’est passé dans cette course, le bobsleigh s’est écrasé et les poignées n’ont pas été cassées ! » poursuit-il en ajoutant que l’équipe avait été impressionnée par les performances des poignées de poussée du bobsleigh imprimées en 3D. Nous n’avons pas de programme d’essais officiel : nous assemblons les pièces et les utilisons dans une course. C’est ce que nous avons fait avec les pièces imprimées en 3D. Cela signifie que le siège, la poignée et la poignée de poussée arrière ont été immédiatement testés lors d’une véritable course ! »
C’est ainsi que lesdites pièces imprimées en 3D ont donc été introduites de manière officielle lors de la Coupe nord-américaine IBSF (NAC) qui s’est déroulée du 15 au 19 novembre 2023. Les résultats ont été plus que convaincants, puisque l’équipe d’USABS a remporté les épreuves de bobsleigh à deux, de monobob féminin, de bobsleigh à deux féminin et de bobsleigh à quatre.
