Scan 3D de haute précision pour le design de châssis automobiles sur mesure avec Artec Eva

Défi : Un éminent spécialiste en design de châssis hautes performances cherchait un moyen d’augmenter considérablement son flux de projets quotidiens sans transiger sur la précision ou la sécurité

Solution : Artec Eva, Artec Studio, Geomagic Design X

Résultats : Économiser des heures voire des journées entières de travail en scannant en 3D des carrosseries, pièces et composants automobiles avec Artec Eva, et créer des châssis sur mesure parfaitement adaptés ainsi que des pièces automobiles perfectionnées avec l’analyse des éléments finis pour des projets sportifs et spéciaux, dont le salon automobile SEMA Show.

Doug & Brad DeBerti, les présentateurs de Twin Turbos, l’émission phare de Discovery Channel, aux côtés de Jack Fisher en train de scanner avec Artec Eva

Jason Heard peut dormir sur ses deux oreilles. Sur les centaines de châssis hautes performances que son associé Jack Fisher et lui ont créés au fil des ans, aucun n’a jamais failli.

Hormis un accident grave, la majorité des problèmes que peut rencontrer un automobiliste, en particulier s’il roule à toute vitesse à travers la campagne ou autour d’un circuit, ne mettent pas sa vie en danger.

Qu’il s’agisse d’un moteur ou d’un cardan cassé, ou encore d’une panne du système électrique, ces incidents sont rarement fatals. En revanche, une casse de châssis a peu de chances de ne pas être létale.

Pour cette raison, la conception de châssis hautes performances modernes est un métier exigeant. Si un design trop léger compromet la puissance et la sécurité, l’utilisation excessive de matériaux plus résistants ne peut que nuire aux performances.

Depuis plusieurs années, les spécialistes en conception de châssis de Tekk Consulting Inc, en Californie du Sud, visent le meilleur rapport puissance-poids dans chaque châssis qu’ils créent sur mesure.

Rendu numérique de scans d’Artec Eva avec un châssis Tekk Consulting sur mesure pour le « Performance Truck » de Brad DeBerti

La réputation intacte de « gars qui mènent leurs projets à bien » dont l’entreprise jouit dans le métier va de pair avec une liste d’attente de plusieurs mois et un flux continu de projets provenant de particuliers mais aussi de poids lourds du secteur, y compris plusieurs grands constructeurs automobiles.

Il n’en a toutefois pas toujours été ainsi. En 2018, forte de plus d’une décennie d’expérience dans la conception de châssis, Tekk Consulting Inc a atteint un point où même si les aspects techniques de son travail étaient indiscutablement irréprochables, elle se trouvait constamment dans une lutte contre la montre pour réaliser ses projets tout en maintenant le niveau élevé de qualité qui a fait sa réputation.

Rendu numérique de pièces d’une Ford Bronco 1990 scannées avec Artec Eva

À l’époque, elle ne pouvait pas accepter davantage de clients et n’était donc pas en mesure de mener suffisamment de projets pour dominer le marché incroyablement compétitif du design de châssis.

Jason et Jack ont donc analysé leur workflow de A à Z et se sont mis à chercher des moyens de le rendre plus efficace et rapide, sans diminuer la qualité d’un iota. Ils se sont d’abord concentrés sur leur façon de mesurer les carrosseries, pièces et composants automobiles.

La méthode traditionnelle impliquant des pieds à coulisse, des mètres rubans et des règles leur permettait de garantir des dimensions précises sans le moindre doute. Mais ce processus extrêmement lent ajoute des heures, voire des journées entières à chaque projet.

En s’aventurant sur Internet, ils ont découvert que des spécialistes en personnalisation automobile utilisaient le scan 3D pour remplacer les méthodes manuelles de mesure et économisaient ainsi plusieurs heures par projet. De fil en aiguille, les deux hommes sont arrivés sur le site d’Artec 3D.

Artec Eva a tout de suite attiré leur regard. Scanner 3D portable léger, Eva numérise des millions de points par seconde et crée, en quelques minutes, des modèles 3D très précis de pièces automobiles et d’une multitude d’autres types d’objets. En apprenant cela, Jason et Jack ont immédiatement appelé leur revendeur local d’équipements Artec pour réserver une démonstration sur le terrain.

Comme le dit Jason, « C’était exactement ce qu’il nous fallait. Lors des 15 premières minutes de la démonstration, nous avons compris que nous avions la réponse sous nos yeux. Nous avons donc acheté Artec Eva sur-le-champ. Ce scanner est si simple à utiliser que nous n’avons pas eu besoin d’être formés. Nous n’avons même pas jeté un coup d’œil au mode d’emploi. Nous l’avons simplement acheté, puis passé le reste de l’après-midi à scanner tout ce qui se trouvait dans notre atelier. À la fin de la journée, nous avions perfectionné notre workflow dans ses moindres détails. »

Jack Fisher scanne avec Artec Eva l’arrière de la Ford F450 de Brad DeBerti pour le stand de Ford au SEMA Show en 2019

Depuis, Tekk Consulting Inc utilise quotidiennement son Artec Eva, sur des centaines de projets, dont le @ThePerformanceTruck de Brad DeBerti, des travaux pour les 10 plus grands constructeurs automobiles, ainsi que toutes sortes d’automobiles de collection, de voitures au moteur « musclé », de multiples projets pour le salon de personnalisation automobile SEMA Show, etc.

« N’importe qui s’y connaissant dans ce métier vous dira que votre réputation est vitale, explique Jason. Si, pour une quelconque raison, celle-ci est compromise, il ne vous reste plus qu’à mettre la clé sous la porte. Cela implique de ne pas brûler les étapes, car la sécurité est essentielle, et de ne jamais avoir les yeux plus gros que le ventre. »

Et de poursuivre : « Notre Artec Eva nous donne le pouvoir de faire davantage et de le faire mieux que jamais auparavant. Sans transiger sur la précision ou la sécurité. Nous pouvons désormais numériser n’importe quelle structure d’une carrosserie ou géométrie d’une pièce, quelle que soit sa complexité – et ce rapidement et précisément. »

Jason Heard scanne l’intérieur d’une Toyota Tacoma 2020 avec Artec Eva pour le projet « The Performance Truck » de DeBerti

Jason explique le processus de scan avec Eva :

« J’ai construit un plateau tournant sur lequel je pose les pièces et les composants à scanner. Si les objets brillent, j’utilise un peu de talc ou un aérosol. Cela ajoute environ 1/200e de millimètre de revêtement de surface et n’affecte donc en rien la qualité du scan. »

Et de poursuivre : « Puis je scanne simplement la pièce – deux passages de chaque côté, pour m’assurer que j’ai tout. Ensuite, pour les pièces mécaniques du composant, afin d’obtenir le bon espace entre les trous de passage, et les trous eux-mêmes, par exemple, je les dessine dans Geomagic Design X après les avoir mesurés à l’aide d’un micromètre. Cette méthode est super simple et rapide. »

« Quand nous scannons des carrosseries et des habitacles, nous effectuons en général un “passage géométrique”, pour numériser la structure générale, explique Jason. Après quoi nous scannons des morceaux ici et là. Nous alignons ceux-ci avec le scan du premier passage. Nous traitons ensuite les scans dans Artec Studio. »

Capture d’écran d’Artec Studio pendant un scan du « Performance Truck » de DeBerti par Artec Eva

Il explique son travail dans le logiciel Artec Studio : « J’utilise la Gomme, qui me permet d’effacer facilement tout ce dont je ne veux pas : la base du plateau, les accessoires, etc. En fonction du temps dont je dispose, je fais un alignement automatique ou manuel. Une fois tout aligné, j’effectue un Enregistrement global, etc. »

« Sur les gros habitacles ou structures, je ne fais pas d’Enregistrement global, je m’en tiens à une Fusion nette, parce qu’elle maintient à merveille le tout ensemble, avec une netteté impressionnante. »

Les deux hommes exportent ensuite les scans dans Design X/SOLIDWORKS 2020, où ils commencent à dessiner le châssis.

Scan 3D vers CAO du différentiel d’une Ford 9” (pour créer précisément la partie arrière) à partir d’un scan d’Artec Eva

Eva a permis à Tekk Consulting Inc de maximiser l’espace à l’intérieur du camion (@ThePerformanceTruck), « où les tubes du châssis reposent parfaitement contre la paroi du camion ». Cela signifie également qu’il y a davantage d’espace dans l’habitacle, de sorte que votre tête est suffisamment éloignée du châssis. En matière de sécurité, « c’est énorme », affirme Jason.

Si, par malheur, la voiture ou le camion venait à se retourner, vous voudrez toujours avoir suffisamment de distance entre le châssis et vous. Grâce à Eva, ils ont pu maximiser cet élément. « C’est un atout de taille pour nous. Il s’agit de la conséquence directe d’un scan parfait de la carrosserie de la voiture ou du camion, qui nous permet de créer ensuite un châssis lui allant comme un gant. »

Châssis, suspension et composants d’une Can Am X3 à deux sièges scannés avec Artec Eva

Chaque spécialiste en personnalisation automobile ayant un jour demandé des fichiers CAO à un constructeur connaît la frustration au moins occasionnelle causée par l’attente de ces fichiers et qui monte encore davantage quand la date butoir se rapproche et que les clients vous appellent tous les jours.

Pour reprendre les propos de Jason, « si nous devions attendre de recevoir les fichiers CAO pour nous mettre au travail, nous serions incapables de respecter les délais serrés que nous avons. Désormais, nous ne devons plus attendre. Nous faisons simplement le scan nous-mêmes, qu’il s’agisse d’une Porsche, d’une Toyota ou de plusieurs pièces. »

Scan rapide du moteur d’une GT-R avec Artec Eva

Et de poursuivre : « Et quand nous comparons nos scans créés avec Eva et les fichiers CAO qui arrivent enfin ? Waouh ! Vous n’imaginez pas à quel point ils coïncident. À chaque fois. Au début, nous étions surpris, mais après des centaines de projets, nous nous sommes habitués. Aujourd’hui, nous n’attendons même plus les fichiers CAO. Nous scannons puis nous nous mettons au travail. Rien qu’en faisant cela, nous gagnons des journées entières. »

Scan d’Artec Eva (bleu) aligné avec le fichier de Toyota (jaune) pour la Toyota Tacoma « Performance Truck » de Brad DeBerti

En ce qui concerne les voitures de collection, les fichiers CAO sont très rares, voire inexistants. Voilà pourquoi le scan 3D peut être primordial pour avancer sur un projet. « Avec Eva, je peux scanner des pièces ou des carrosseries entières de voitures anciennes, explique Jason. Puis ce scan m’appartient. Et il est parfait de bout en bout. »

Et de poursuivre au sujet des possibilités s’offrant à eux : « Je peux transformer le scan comme bon me semble dans Geomagic, l’imprimer en 3D, ou effectuer un usinage CNC, ou encore le vendre en ligne à l’un des milliers de garages à travers le monde réalisant ce genre de travail. Les garages constitués d’un à trois fabricants ou constructeurs et produisant une dizaine de voitures par an représentent 90 % du secteur. »

Les tolérances d’usinage liées au processus de fabrication sont également apparentes lorsque l’on scanne des habitacles et des carrosseries directement depuis la chaîne de montage. D’après Jason Heard, « tout le monde sait que les fichiers CAO du fabricant ne tiennent pas compte des tolérances d’usinage ».

« Si vous travaillez sur une voiture américaine, vous pouvez avoir un écart de 1/4” et ce serait acceptable. Sur une automobile étrangère coûteuse, il pourrait être de 1/8”, souligne Jason. Nos scans avec Eva sont beaucoup plus précis. Ainsi, lorsque nous repérons des différences entre les scans 3D et les fichiers CAO, nous tenons compte de ces tolérances. »

Jason apprécie de pouvoir scanner davantage en une journée que ce qu’il pouvait auparavant mesurer manuellement : « Pour vous donner un exemple : rien qu’hier matin, j’ai scanné la suspension avant d’une Raptor flambant neuve, 360 degrés, tout. Puis, j’ai scanné cinq sièges différents de voiture de course, ajouté la géométrie, et maintenant les scans peuvent être intégrés dans n’importe quel fichier CAO lorsque nous dessinons un châssis, de sorte que ces sièges seront parfaitement montés. »

Coupe du châssis d’une Can Am X3 avec les scans des composants & bras de suspension avant effectués par Artec Eva

Tekk Consulting Inc a adopté le scan 3D avec Eva avec tant d’enthousiasme que l’entreprise s’est mise à vendre ses scans en ligne via sa boutique DIYoffroad.com. Au fil des ans, elle a été contactée par des centaines de spécialistes en personnalisation automobile et concepteurs de châssis originaires de dizaines de pays à travers le monde. Et ce marché ne fait que croître.

Jason conseille inlassablement Artec Eva à tous ceux qu’il connaît dans le métier. Pour le citer, « j’adore partager ce que nous faisons ici. Y compris des détails sur l’incroyable technologie que nous utilisons. Mille mercis à notre Eva, qui nous a permis d’être là où nous sommes aujourd’hui, avec une montagne de travail et le luxe de pouvoir choisir nos projets. »

Jason Heard voit un avenir où « chaque garage et concepteur aura ses propres scanner et imprimante 3D. Le marché évolue déjà dans cette direction. Autrement dit, des spécialistes du monde entier créent des biens numériques et les utilisent directement dans leurs garages ou les vendent sur Internet. »

Scan de l’habitacle d’une Ford ’33 avec Artec Eva pour un des projets de Tekk Consulting pour le SEMA Show

Et de poursuivre : « Imaginez qu’un Italien scanne avec son Eva une Ferrari flambant neuve ou de collection, ainsi que toutes les pièces qu’il souhaite – les pare-chocs, les ailes, etc. Puis, quelques heures plus tard, il rassemble le tout en un pack, ou le personnalise et le transformer en kit de carrosserie large. »

Rendu numérique d’une Ford ’33, moteur, et composants scannés avec Artec Eva

Un autre aspect du travail de conception hautes performances réalisé par Tekk Consulting Inc est l’analyse des éléments finis (FEA) sur les composants scannés, en général via l’approximation de coque fine. Celle-ci implique de numériser les dimensions précises des pièces, puis d’analyser leur puissance et raideur mécaniques, ou à quel point elles peuvent se courber et à quoi ressemble cette flexion dans la CAO. Ce processus permet à l’équipe de redessiner un composant pour corriger un point de défaillance, tout en garantissant l’efficacité identique voire supérieure du composant.

Pièces scannées avec Artec Eva prêtes pour l’analyse des éléments finis dans la CAO

Par le passé, ces composants devaient être mesurés manuellement, ce qui prenait souvent des heures, sans parler des doubles contrôles et des nouvelles prises de mesures.

Mais désormais, avec leur Eva en main, ils numérisent précisément ce genre de pièces en quelques minutes à peine – des bras de suspension aux rotules, en passant par les arceaux de sécurité, les suspensions entières, et bien plus. Sans aucune nouvelle prise de mesures ou approximation nécessaire.

Prêts pour l’analyse des éléments finis : scans des bras de suspension d’une Ford Raptor 2020 avec Artec Eva

Jason explique pourquoi cet aspect est crucial : « Peu importe l’efficacité de votre analyse des éléments finis : si les données entrées sont erronées, même d’une simple fraction de centimètre, tous les ingrédients sont réunis pour un désastre. Il vous sera impossible de modifier mathématiquement et précisément ces composants pour empêcher une défaillance et accroître les performances. »

Et de poursuivre : « Notre Eva a changé la donne pour nous. Désormais, j’ai le temps de scanner plusieurs pièces avant le déjeuner. À la fin de la journée, nous avons terminé notre analyse et sommes dans les temps pour créer le design final. »

Un coup d’œil dans la Toyota Tacoma de DeBerti, alias « The Performance Truck », avec le châssis sur mesure de Tekk Consulting solidement en place

Pour résumer l’impact d’Eva sur leur travail, Jason ajoute : « Quand vous essayez de construire une voiture de course et que vous avez une phase qui vous prenait avant entre 14 et 16 heures et qui ne nécessite plus que 2 à 3 heures, la différence est énorme. Et je ne parle même pas de la précision et de la sécurité que nous offre le scan 3D avec Artec Eva. »