FR3141673A1 - METHOD for implementing functional interfaces on motor vehicle parts by 3D printing - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé d’implantation d’une interface fonctionnelle (2) sur une pièce support (1), caractérisé en ce qu’on rapporte et on fixe sur la pièce support l’interface fonctionnelle puis on réalise, par impression 3D sur la pièce support, un élément de maintien (3) de ladite interface. Figure de l’abrégé (Fig. 1)The invention relates to a method for installing a functional interface (2) on a support part (1), characterized in that the functional interface is attached and fixed to the support part and then produced, by 3D printing. on the support part, a holding element (3) of said interface. Abstract figure (Fig. 1)
Description
L’invention concerne le domaine de l’intégration d’éléments fonctionnels sur des véhicules automobiles et s’intéresse, plus particulièrement, à l’implantation de pièces spécifiques et à l’ajout sur ces pièces d’interfaces techniques dédiées.The invention relates to the field of the integration of functional elements on motor vehicles and is concerned, more particularly, with the installation of specific parts and the addition of dedicated technical interfaces to these parts.
La diversité des interfaces techniques qui doivent être réalisées sur les nombreuses pièces présentes dans les véhicules automobiles nécessite des installations industrielles qui sont spécifiquement adaptées pour gérer cette diversité de manière fiable et qualitative.The diversity of technical interfaces which must be produced on the numerous parts present in motor vehicles requires industrial installations which are specifically adapted to manage this diversity in a reliable and qualitative manner.
De manière générale, les pièces utilisées dans le secteur automobile sont structurées et dimensionnées pour répondre à des contraintes mécaniques prédéterminées et bien définies. Un besoin de fonctions supplémentaires nécessite généralement une nouvelle conception, au moins partielle, de ces pièces qui peut affecter le coût global de fabrication des véhicules.Generally speaking, parts used in the automotive sector are structured and sized to meet predetermined and well-defined mechanical constraints. A need for additional functions generally requires a new design, at least partial, of these parts which can affect the overall manufacturing cost of the vehicles.
Il existe aujourd’hui différentes méthodes mécaniques, thermiques, ou chimiques permettant d’implanter et/ou d’assembler, a posteriori, des interfaces fonctionnelles sur des pièces ou des éléments de structure préalablement réalisés et mis en forme (par emboutissage, pliage …).Today there are different mechanical, thermal, or chemical methods for implanting and/or assembling, a posteriori, functional interfaces on parts or structural elements previously produced and shaped (by stamping, folding, etc.). ).
Cependant, les méthodes traditionnelles qui consistent à ajouter une pièce métallique sur une structure ou sur une pièce existante nécessitent, à la fois, de disposer d’un espace important pour loger cette pièce, de fabriquer des éléments supplémentaires ce qui génère des coûts significatifs et d’assembler ensuite ces éléments sur la structure ou la pièce.However, traditional methods which consist of adding a metal part to a structure or to an existing part require, at the same time, having a significant space to accommodate this part, manufacturing additional elements which generates significant costs and to then assemble these elements on the structure or part.
La technique d’impression 3D consiste à associer localement, à des pièces support, des interfaces fonctionnelles métalliques par un procédé comprenant une impression 3D de métal.The 3D printing technique consists of locally associating functional metal interfaces with support parts by a process including 3D printing of metal.
Cette dernière méthode, dite aussi de fabrication additive, permet notamment d’optimiser la masse de matière ajoutée sur les pièces dans le cadre d’une recherche globale de l’allègement des pièces mécaniques.This last method, also called additive manufacturing, makes it possible in particular to optimize the mass of material added to the parts as part of an overall search for lightweight mechanical parts.
Mais, les procédés mis en œuvre actuellement en utilisant cette technique pour greffer ces interfaces ne sont pas flexibles et ne permettent pas, en outre, d’optimiser l’agilité sur la ligne de production car ils exigent l’utilisation d’outils propres à chaque pièce et à chaque fonction que l’on souhaite implanter.But, the processes currently implemented using this technique to graft these interfaces are not flexible and do not, moreover, make it possible to optimize agility on the production line because they require the use of tools specific to each room and each function that we wish to implement.
Il s’avère que les procédés existants ne s’appliquent en général qu’à un seul type de pièce ou d’équipement. Ainsi, la demande de brevet US20190270395A1, par exemple, décrit la réalisation de clip par impression 3D sur un siège de véhicule.It turns out that existing processes generally only apply to a single type of part or equipment. Thus, patent application US20190270395A1, for example, describes the production of clips by 3D printing on a vehicle seat.
En outre, les procédés connus ne permettent de réaliser qu’un seul type d’interface, par exemple, une interface à fonction d’anti-rotation, comme décrit dans la demande de brevet US20150328803A1.In addition, the known methods only make it possible to produce a single type of interface, for example, an interface with an anti-rotation function, as described in patent application US20150328803A1.
Dans ce contexte, l’invention a cherché une solution qui, dans son aspect le plus général, permette de résoudre de façon simple et efficace les problèmes techniques posés par les méthodes précédemment mises en œuvre. Ainsi, l’invention propose un procédé d’implantation par impression 3D, applicable à différents types de pièces de support, permettant la réalisation d’interfaces adaptables et reconfigurables, aptes et destinées à assurer des fonctions très diversifiées.In this context, the invention sought a solution which, in its most general aspect, makes it possible to resolve in a simple and effective manner the technical problems posed by the methods previously implemented. Thus, the invention proposes an implantation method by 3D printing, applicable to different types of support parts, allowing the production of adaptable and reconfigurable interfaces, capable and intended to ensure very diversified functions.
Ce but est atteint, selon l’invention, au moyen d’un procédé d’implantation d’une interface fonctionnelle sur une pièce support, caractérisé en ce qu’on rapporte et on fixe sur la pièce support l’interface fonctionnelle puis on réalise, par impression 3D sur la pièce support, un élément de maintien de ladite interface.This goal is achieved, according to the invention, by means of a method of implanting a functional interface on a support part, characterized in that the functional interface is attached and fixed to the support part and then produced. , by 3D printing on the support part, an element for holding said interface.
Selon un premier mode de mise en œuvre du procédé de l’invention, l’interface est fixée sur la pièce support au moyen d’une colle qui est polymérisée au cours d’une phase ultérieure.According to a first mode of implementation of the method of the invention, the interface is fixed to the support part by means of an adhesive which is polymerized during a subsequent phase.
Selon un autre mode de mise en œuvre du procédé de l’invention, l’interface fonctionnelle est fixée sur la pièce support au moyen d’un élément de liaison réalisé lui aussi par impression 3D.According to another mode of implementation of the method of the invention, the functional interface is fixed on the support part by means of a connecting element also produced by 3D printing.
Selon une caractéristique avantageuse du procédé de l’invention, le profil et les dimensions de l’interface sont déterminés en vue d’assurer au moins l’une des fonctions prise dans le groupe constitué de l’anti-rotation, de l’assemblage de pièces entre elles, de l’indexation de pièces, du renfort de la pièce support, de détrompage.According to an advantageous characteristic of the method of the invention, the profile and dimensions of the interface are determined with a view to ensuring at least one of the functions taken from the group consisting of anti-rotation, assembly of parts between them, indexing of parts, reinforcement of the support part, keying.
Selon une autre caractéristique du procédé de l’invention, on réalise l’impression 3D avec un matériau métallique homogène.According to another characteristic of the process of the invention, 3D printing is carried out with a homogeneous metallic material.
Un autre objet de l’invention est une pièce mécanique pourvue d’une interface fonctionnelle et d’un élément de maintien de ladite interface, ladite pièce étant réalisé au moyen du procédé de l’invention.Another object of the invention is a mechanical part provided with a functional interface and an element for holding said interface, said part being produced by means of the method of the invention.
Encore un autre objet de l’invention est un véhicule automobile pourvu d’au moins une pièce mécanique pourvue localement d’une interface fonctionnelle et d’un élément de maintien réalisé au moyen du procédé tel que défini ci-dessus.Yet another object of the invention is a motor vehicle provided with at least one mechanical part locally provided with a functional interface and a holding element produced by means of the method as defined above.
Ainsi, dans son principe, l’invention propose un perfectionnement des procédés traditionnels d’implantation d’interfaces fonctionnelles qui permet d’obtenir, par le biais de l’impression 3D, une solution adaptable, reconfigurable et efficiente, au problème technique posé par les procédés antérieurs.Thus, in principle, the invention proposes an improvement of traditional methods of implementing functional interfaces which makes it possible to obtain, through 3D printing, an adaptable, reconfigurable and efficient solution to the technical problem posed by previous processes.
L’intérêt de l’invention réside dans son application à une grande diversité de pièces mécaniques en offrant la possibilité d’y implanter de nombreuses et diverses interfaces fonctionnelles tout en conservant la fonctionnalité initiale de la pièce support.The interest of the invention lies in its application to a wide variety of mechanical parts by offering the possibility of implementing numerous and diverse functional interfaces while retaining the initial functionality of the support part.
En outre, le procédé de l’invention peut être mis en œuvre avec les outils traditionnels sur la ligne de fabrication existante et permet de réaliser plusieurs interfaces fonctionnelles sur une même pièce en garantissant une agilité optimale. Ce procédé permet aussi d’ajouter des fonctions supplémentaires à une pièce mécanique existante telles que le pré-maintien, l’encliquetage, la fixation positive, l’anti-rotation, le renfort, l’indexage, l’étanchéité, etc., et est compatible avec toutes les pièces généralement présentes sur les véhicules automobiles.In addition, the process of the invention can be implemented with traditional tools on the existing manufacturing line and makes it possible to produce several functional interfaces on the same part while guaranteeing optimal agility. This process also makes it possible to add additional functions to an existing mechanical part such as pre-retaining, snap-fastening, positive fixing, anti-rotation, reinforcement, indexing, sealing, etc., and is compatible with all parts generally found on motor vehicles.
Le procédé de l’invention peut aussi permettre d’améliorer la fonction d’isolation acoustique voire d’atténuation des vibrations, le cas échéant, sur une même pièce support en adaptant l’interface rapportée à l’épaisseur et à la forme de la pièce.The method of the invention can also make it possible to improve the function of acoustic insulation or even vibration attenuation, if necessary, on the same support part by adapting the interface reported to the thickness and shape of the piece.
L’invention permet aussi de limiter le temps de réaction en cas de besoin urgent et ponctuel et d’augmenter ainsi la réactivité tout en réduisant le nombre d’outils nécessaires pour intervenir sur la ligne de production ce qui offre un gain économique significatif.The invention also makes it possible to limit the reaction time in the event of an urgent and one-off need and thus increase responsiveness while reducing the number of tools necessary to intervene on the production line, which offers a significant economic gain.
Sur le plan logistique, l’invention s’affranchit de l’achat de pièces à des fournisseurs extérieurs en créant des pièces multi-fonctionnelles directement sur le site de montage.Logistically, the invention eliminates the need to purchase parts from external suppliers by creating multi-functional parts directly on the assembly site.
Par ailleurs, l’invention permet de diminuer l’impact environnemental lié à la logistique du transport. L’utilisation de matériaux homogènes (par exemple acier-acier) facilite les possibilités de recyclage des pièces. Grâce au procédé d’impression 3D, la matière n’est utilisée qu’en une juste quantité nécessaire, contrairement aux solutions standardisées qui ne sont pas nécessairement adaptées au besoin.Furthermore, the invention makes it possible to reduce the environmental impact linked to transport logistics. The use of homogeneous materials (for example steel-steel) facilitates the possibilities of recycling parts. Thanks to the 3D printing process, the material is only used in the right quantity needed, unlike standardized solutions which are not necessarily adapted to the needs.
En outre, l’invention évite les diversités de pièces en bord de ligne ainsi que les contraintes de stockage et permet de réduire le nombre d’opérateurs.In addition, the invention avoids the diversity of parts at the edge of the line as well as storage constraints and makes it possible to reduce the number of operators.
Enfin, ce procédé permet l’implantation d’interfaces provisoires en attendant le greffage ultérieur de solutions fonctionnelles permanentes et son application n’est pas restreinte à des zones particulières de la pièce support sur laquelle on vient intégrer une nouvelle interface.Finally, this process allows the installation of temporary interfaces while awaiting the subsequent grafting of permanent functional solutions and its application is not restricted to particular areas of the support part on which a new interface is integrated.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées, pour lesquelles :Other characteristics and advantages of the invention will emerge on reading the description which follows, with reference to the appended figures, for which:
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont indiqués par des signes de référence identiques dans la description qui va suivre et sur la figure.For greater clarity, identical or similar elements are indicated by identical reference signs in the description which follows and in the figure.
Naturellement, les modes de mise en œuvre de l’invention illustrés schématiquement par la figure présentée ci-dessus et décrite ci-après, ne sont donnés qu'à titre d’exemples non limitatifs. Il est explicitement prévu dans le cadre de l’invention que l'on puisse proposer et combiner entre eux différents modes pour en proposer d'autres.Naturally, the modes of implementation of the invention illustrated schematically by the figure presented above and described below, are given only by way of non-limiting examples. It is explicitly provided in the context of the invention that different modes can be proposed and combined to offer others.
L’invention concerne le domaine de l’implantation d’une ou plusieurs interfaces fonctionnelles sur une pièce mécanique de support, l’ensemble étant destiné à être monté sur un véhicule automobile. Le procédé de l’invention consiste en un perfectionnement des procédés d’implantation existants.The invention relates to the field of installing one or more functional interfaces on a mechanical support part, the assembly being intended to be mounted on a motor vehicle. The process of the invention consists of an improvement of existing implantation processes.
Un premier mode de mise en œuvre du procédé de l’invention est représenté schématiquement sur la
Le procédé de l’invention comprend, la fixation sur la pièce support 1 d’une interface fonctionnelle 2 sous forme d’un élément rapporté (sur la
La technique d’impression 3D consiste à déposer de la matière sur la pièce support 1 de façon éventuellement séquencée, sous forme de points, de cordons ou de nervures, pour créer des fonctions complémentaires On peut ainsi prévoir plusieurs interfaces adressables pour répondre à de multiples besoins.The 3D printing technique consists of depositing material on the support part 1 in a possibly sequenced manner, in the form of points, cords or ribs, to create complementary functions. It is thus possible to provide several addressable interfaces to respond to multiple needs.
Selon une première variante de mise en œuvre du procédé de l’invention, l’interface 2 est fixée sur la pièce support 1 au moyen d’une colle (notamment si l’environnement ne permet pas la réalisation de PSE) qui est polymérisée au cours d’une phase ultérieure du procédé d’implantation (par exemple, en étuve lors de l’opération de peinture).According to a first variant of implementation of the method of the invention, the interface 2 is fixed on the support part 1 by means of an adhesive (particularly if the environment does not allow the production of PSE) which is polymerized with during a later phase of the implantation process (for example, in an oven during the painting operation).
Selon une seconde variante de mise en œuvre du procédé de l’invention l’interface fonctionnelle 2 est fixée sur la pièce support 1 au moyen d’un élément de liaison 4 réalisé lui-aussi par impression 3D, comme illustré par la
Les figures 2 et 3 illustrent un mode de mise en œuvre du procédé de l’invention en vue de la fixation d’une interface 2 constituée ici de l’extrémité 2a d’un câble électrique sur la caisse support 1 en acier d’un véhicule automobile. L’élément de maintien 3 réalisé in situ par impression 3D est ici positionné de façon à orienter correctement le câble 2 avant sa fixation sur la caisse 1 par des vis.Figures 2 and 3 illustrate a mode of implementation of the method of the invention with a view to fixing an interface 2 consisting here of the end 2a of an electric cable on the steel support box 1 of a motor vehicle. The holding element 3 produced in situ by 3D printing is here positioned so as to correctly orient the cable 2 before it is fixed on the body 1 by screws.
La
Le procédé d’impression 3D permettant de réaliser l’élément 3 de maintien ou de pré-maintien selon l’invention est mis en œuvre au moyen d’un équipement 5 (dont l’un est représenté schématiquement sur la
Le profil et les dimensions de l’interface 2 sont déterminés en vue d’assurer au moins l’une des fonctions prise dans le groupe constitué de l’anti-rotation, de l’assemblage de pièces entre elles, de l’indexation de pièces, du renfort de la pièce support, de détrompage. Toutefois, l’invention n’est pas limitée aux fonctions définies ci-dessus et peut intégrer tous types d’interfaces qui soient compatibles avec un procédé d’impression 3D métallique.The profile and dimensions of the interface 2 are determined with a view to ensuring at least one of the functions taken from the group consisting of anti-rotation, assembly of parts together, indexing of parts, reinforcement of the support part, keying. However, the invention is not limited to the functions defined above and can integrate all types of interfaces which are compatible with a metal 3D printing process.
L’élément de maintien 3 ou de pré-maintien est réalisé par une impression 3D lui donnant toutes formes géométriques (cylindrique, en « L », en « U » …) adaptées aux profils et aux géométries des interfaces fonctionnelles 2 et/ou des pièce support 1 sur laquelle ces interfaces sont destinées à être fixées, de manière temporaire ou permanente.The holding or pre-holding element 3 is produced by 3D printing giving it all geometric shapes (cylindrical, "L", "U" shaped, etc.) adapted to the profiles and geometries of the functional interfaces 2 and/or the support part 1 on which these interfaces are intended to be fixed, temporarily or permanently.
Dans le cas d’un pré-maintien, l’élément 3 permet d’immobiliser la pièce support 1 en attendant sa fonctionnalisation par une interface réalisée par tout autre moyen (collage, vissage, renforcement, …).In the case of pre-retaining, element 3 makes it possible to immobilize the support part 1 while awaiting its functionalization by an interface produced by any other means (gluing, screwing, reinforcement, etc.).
Dans le cas d’une application du procédé de l’invention à une fabrication industrielle de pièces mécaniques en série, l’ajout ou la modification de fonctionnalités et d’interfaces pourra se fait rapidement et est reconfigurable. L’invention offre ainsi une solution ergonomique et flexible qui favorise l’adaptabilité et permet de répondre agilement et rapidement à de potentielles situations de crise. Le recours à des opérations manuelles pour la pose ou la dépose de pièces n’est plus nécessaire.In the case of an application of the process of the invention to industrial manufacturing of mechanical parts in series, the addition or modification of functionalities and interfaces can be done quickly and is reconfigurable. The invention thus offers an ergonomic and flexible solution which promotes adaptability and makes it possible to respond agilely and quickly to potential crisis situations. The use of manual operations for installing or removing parts is no longer necessary.
Dans le cas d’une application de l’invention à une fabrication de prototypes ou avec une faible cadence, le procédé permet d’apporter des solutions flexibles répondant à un besoin immédiat tout en gagnant en ergonomie, par exemple, en termes de pose et de dépose de pièces (notamment pour des boulons et écrous).In the case of an application of the invention to the manufacture of prototypes or with a low rate, the process makes it possible to provide flexible solutions meeting an immediate need while gaining in ergonomics, for example, in terms of installation and removing parts (particularly for bolts and nuts).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20240510 |