Rétro-ingénierie de pièces ultra-résistantes et très performantes pour voitures de course avec Artec Eva

Par Matthew McMillion

Résumé : Une équipe de course professionnelle cherchait un moyen efficace de rétro-concevoir des pièces auto très performantes dans des délais serrés en effectuant les modifications nécessaires dans le design et les matériaux.

L’objectif : Utiliser un scanner 3D professionnel léger pour numériser une gamme complète de pièces auto en haute résolution couleur, modifier si nécessaire le design via la CAO, puis procéder à l’impression 3D ou au fraisage CNC des pièces finales.

Outil utilisé : Artec Eva

Quand il a le pied au plancher et que sa voiture monte de 0 à 100 km/h en 4,4 secondes, Sergey Karyakin n’a pas le temps d’hésiter. Son équipe, SNAG Racing, participe à des courses à travers les déserts du Maroc, du Chili et du Pérou, dans les montagnes boliviennes, et dans les vastes steppes de Russie et de Mongolie. Leurs voitures personnalisées sont soumises à des conditions extrêmes à toutes les altitudes et sous toutes les températures.

Une des voitures de course personnalisées de SNAG Racing au Rallye du Maroc 2019

Leur dernière course en date, le Rallye du Maroc, s’est déroulée en octobre 2019. Elle a exigé d’eux de parcourir 2 506 kilomètres en cinq jours et de franchir la ligne d’arrivée en un seul morceau. Plus facile à dire qu’à faire. Le rallye les a conduits à travers des déserts parsemés de rochers, des dunes à perte de vue, des plaines de sel impitoyables, ainsi que sur des flancs de montagne où les angles morts se succédaient. Après l’enregistrement de tous les résultats, SNAG Racing est repartie avec la médaille d’argent dans sa catégorie. Et c’est loin d’être sa première victoire.

SNAG Racing après avoir décroché la médaille d’argent au Rallye du Maroc (à gauche : Anton Vlasiuk, à droite : Sergey Karyakin)

SNAG Racing ne pilote pas de voitures de course commerciales. Elle préfère démarrer avec une Can-Am Maverick X3 RS Turbo R de 172 chevaux et construire un nouveau châssis pour respecter les conditions de participation de la Fédération internationale de l'automobile (FIA), mais elle ne s’arrête pas là. Une équipe de course professionnelle comme elle, soutenue par des sponsors commerciaux importants, ne peut pas rester inactive longtemps. Et elle ne le fait pas.

Très tôt dans sa carrière, Sergey a compris que la différence entre gagner et perdre une course est bien plus que la chance. La voiture elle-même constitue une grande partie de l’équation car, d’après lui, « lorsque les pilotes sont tous de haut niveau, même de petites améliorations peuvent vous offrir ces quelques secondes précieuses qui vous permettront de franchir la ligne d’arrivée le premier ».

Vue multi-images de Sergey Karyakin et de son copilote Anton Vlasiuk en train de rouler lors du Rallye du Maroc 2019

Pour améliorer ses performances, l’équipe s’est mise à concevoir de nouvelles pièces pour ses voitures, afin de réduire le poids, d’augmenter la puissance, la manœuvrabilité, etc. Les étapes initiales de la conception consistaient à construire des maquettes en carton, avant de passer à la tôle et au soudage. Commençait ensuite le processus de fabrication en plusieurs phases. Il n’était pas rare que deux mois ou plus soient nécessaires pour qu’une seule pièce soit prête à être installée. Compte tenu de leur emploi du temps chargé qui ne leur laisse souvent que quelques semaines avant qu’une nouvelle course ait lieu dans un autre pays, cette ancienne méthode de fabrication était inacceptable.

C’est à ce moment-là que Sergey a découvert le scan 3D et la fabrication additive. Cybercom Ltd, revendeur Artec, lui a présenté le scanner 3D portable professionnel Artec Eva. Eva est un scanner 3D léger utilisé à travers le monde dans des domaines tels que la rétro-ingénierie, la fabrication, la médecine, et bien d’autres. Cybercom est un spécialiste du scan et de l’impression 3D ainsi qu’un fournisseur de services offrant une vaste palette de solutions adaptées à n’importe quelle application.

Cybercom a montré à Sergey et à son équipe comment l’utilisation combinée d’Artec Eva et du logiciel de scan et de post-traitement Artec Studio pouvait réduire les délais de production et les coûts, tout en leur permettant de créer leurs propres pièces de meilleure qualité.

Scan avec Artec Eva dans l’atelier

Dans les jours et les semaines qui ont suivi, Sergey et son équipe ont mis en place le processus de scan 3D et de conception qu’ils utilisent aujourd’hui encore. D’après Sergey, leur méthode de travail est la suivante : « Nous commençons par préparer une pièce à scanner. Il peut s’agir de bras de suspension, de points d’attache, d’amortisseurs, de biellettes, de fusées, d’autres pièces de la suspension et du châssis, etc. Nous la nettoyons pour obtenir les meilleurs résultats et veillons à ce qu’elle soit bien fixée. Puis, nous appuyons sur le bouton et scannons en déplaçant simplement le scanner autour de l’objet et en regardant le scan 3D apparaître sur l’écran de l’ordinateur. Honnêtement, c’est un jeu d’enfant ! »

En numérisant d’abord les géométries des pièces originales et les points de fixation avec une précision submillimétrique, Artec Eva permet à SNAG Racing de rétro-concevoir une gamme complète de pièces pour les rendre plus légères, puissantes et durables, ce qui se traduit par des voitures plus rapides et résistantes, capables d’affronter les conditions hostiles auxquelles elles sont exposées dans chaque course. Tantôt leurs designs sont si spectaculaires que seuls les points de fixation restent inchangés, tantôt les modifications sont plus subtiles et consistent principalement en l’utilisation de nouveaux matériaux plus performants.

Artec Eva en train de scanner une voiture de course SNAG

Tous les membres de l’équipe ont remarqué le contraste frappant dans leurs capacités de production et leurs délais de traitement. « L’un de nous peut scanner cinq à six pièces avant le déjeuner, post-traitement dans Artec Studio inclus, puis exporter les modèles 3D vers la CAO dans l’après-midi », commente Sergey. Et d’ajouter : « Parfois, nous effectuons la CAO dans AutoCAD, et à d’autres moment dans le logiciel CAO de Bosch Rexroth, ou un autre système de CAO, en fonction des pièces sur lesquelles nous travaillons. »

La progression du scan 3D affichée dans le logiciel Artec Studio

Aujourd’hui, il leur faut maximum trois semaines pour personnaliser le design et produire de nouvelles pièces, ce qui comprend le scan 3D initial, le design CAO, le fraisage CNC et l’impression 3D dans divers plastiques et métaux, carbone, Kevlar, etc. Une des meilleures choses que le scan 3D et la fabrication additive ait faites pour SNAG Racing est de lui avoir ouvert de nouveaux horizons.

Préparation d’un tableau de bord léger après le scan 3D et l’impression 3D

« Je peux affirmer qu’il s’agit là de l’avenir des courses de petites équipes. Aucune formation poussée n’est nécessaire. Je suis un pilote de course, pas un ingénieur concepteur, mais je peux faire ça. Et mes techniciens le font désormais aussi. Grâce à Artec, nous pouvons concevoir et concrétiser de nouvelles idées rapidement, sans dépendre de fournisseurs, qui n’ont pas la souplesse et le savoir-faire pour réaliser le genre de pièces que nous fabriquons aujourd’hui, exactement comme nous en avons besoin, quand nous en avons besoin », explique Sergey.

Installation du tableau de bord personnalisé

« Artec nous permet de repousser nos limites créatives plus loin que je ne l’aurais jamais imaginé. Il s’agit bien sûr d’une voiture de course construite sur une fondation disponible sur le marché, mais le scan 3D a élargi notre horizon en nous permettant de construire nos voitures exactement comme nous les imaginions, dans de brefs délais et dans les limites de notre budget », poursuit-il.

« La première fois que j’ai jeté un œil au scan 3D et à l’impression 3D, certains m’ont dit qu’il serait dangereux d’essayer d’effectuer ce travail nous-mêmes. Mais je ne les ai pas écoutés. Le faire aurait impliqué de faire la queue derrière tous les autres. Je voulais être le premier. Pour moi, c’est ça le scan 3D : mettre le pouvoir d’innover entre nos mains, où nous pouvons créer ce qui fonctionnera le mieux, sans attendre et espérer que quelqu’un fasse pour nous ce dont nous avons besoin maintenant. »

Sergey repousse les limites de sa voiture lors du Rallye du Maroc 2019

Tous les doutes sur la durabilité et la longévité de leurs pièces ont depuis longtemps disparu. De grandes craintes existaient à cet égard, surtout au début. Mais le temps et l’expérience leur ont donné raison.

« Notre version du contrôle qualité est la suivante : étant donné que nous sommes tous des experts en course, après chaque étape d’une course, nous vérifions les pièces personnalisées de près, afin de savoir si elles subissent une usure et, si oui, laquelle. Les nouveaux designs sont examinés encore plus attentivement, de façon à ce que rien ne nous échappe. Nous testons constamment de nouveaux matériaux et designs, et nous notons toutes nos observations en détail, ce qui est la seule façon de faire d’après moi », explique Sergey.

Sergey fonce vers la médaille d’argent lors du Rallye du Maroc 2019

Sergey affirme qu’ils ne s’arrêteront pas là. Les victoires offertes par leurs designs dans les courses sur les deux hémisphères les incitent à vouloir passer à la vitesse supérieure en matière d’améliorations ultra-performantes. « Nous prêtons davantage attention à la fusion de divers matériaux composites avec des métaux pour obtenir le meilleur des deux mondes, en combinant flexibilité et poids ultra-léger avec une puissance maximale. Jusqu’à présent, les résultats sont extrêmement encourageants. »