Non content de proposer une des voitures les plus exclusives de la planète, Bugatti explore différentes pistes pour améliorer encore leurs performances. Le constructeur « alsacien » a récemment communiqué sur une très belle pièce : un étrier de frein en titane, obtenu par fabrication additive.

Nous vous avons déjà parlé de la fabrication additive par le passé avec la visite de Poly-Shape, une entreprise leader dans ce domaine.

Un système de freinage déjà hors-norme sur la Chiron

Bugatti revendique pour la Chiron un passage de 400 à 0 km/h en 9.3 s et 491 m. Pour ce faire, le constructeur avait déjà sorti l’artillerie lourde : des disques en carbone/céramique d’un diamètre énorme (400 mm à l’avant, 380 mm à l’arrière), des pistons en titane (8 par roue à l’avant, 6 à l’arrière) et un étrier de frein monobloc en aluminium forgé. Ce dernier, fabriqué par AP Racing (qui fournit entre autres le système de freinage de F1), avait déjà été étudié tout particulièrement pour fournir les meilleurs performances possibles. Sa forme, asymétrique, avait été développée pour lui conférer une grande rigidité, une masse réduite et une grande capacité à dissiper la chaleur.

Un étrier en titane, obtenu par fabrication additive

Mais Bugatti ne comptait pas s’arrêter là, et a décidé d’explorer une piste pour l’instant confidentielle dans l’automobile, ou du moins réservée au sport automobile de pointe : la fabrication additive.

Un matériau noble

Le constructeur alsacien a troqué l’alliage d’aluminium pour un alliage de titane (matériau qui présente des caractéristiques mécaniques intéressantes avec une masse volumique relativement faible).

De par sa résistance très élevée, il est très difficile de travailler le titane de la même façon que l’aluminium, que ce soit par de l’usinage ou du forgeage. C’est là qu’intervient la fabrication additive : en collaboration avec un laboratoire de recherche spécialisé dans le domaine, le Laser Zentrum Nord, Bugatti a eu recours à ce qu’on appelle la fusion sur lit de poudre.

La fabrication

Le principe est très simple à comprendre (pour la réalisation c’est une autre paire de manches) : on dispose de la poudre du matériau souhaité dans un bac, on vient fusionner grâce à un ou plusieurs lasers la poudre pour obtenir la forme souhaitée, on remet une couche de matériau et ainsi de suite. On vient ainsi créer la pièce souhaitée couche par couche. On est assez loin de l’impression 3D telle qu’on la connait pour des pièces en plastique mais l’idée est la même : la pièce est fabriquée couche par couche.

Dans le cas de l’étrier de frein Bugatti, ce sont 4 lasers qui ont participé conjointement à la fabrication de cette pièce. 2213 couches de poudre d’alliage de titane ont été nécessaires, ce qui a pris 45 heures. La pièce n’est évidemment pas exploitable directement à la fin de ce processus : elle doit passer par un traitement thermique, qui permettra de garantir d’excellentes caractéristiques mécaniques au matériau puis par une phase d’usinage pour obtenir les surfaces fonctionnelles.

De la matière au juste nécessaire

La forme de l’étrier de frein est extrêmement complexe et la rigidité de la pièce ne saute pas forcément aux yeux au premier regard : les épaisseurs de matière varient en effet seulement entre 1 et 4 mm. Pour arriver à un tel résultat, Bugatti et le Laser Zentrum Nord ont eu recours à l’optimisation topologique. Cette méthode permet d’optimiser la forme des pièces selon les sollicitations identifiées et de placer la matière uniquement là où c’est nécessaire. Cet outil mathématique prend tout son sens avec la fabrication additive puisqu’on est capable de réaliser (quasiment) toutes les formes les plus complexes.

Bugatti a ainsi pu alléger ce qu’il revendique comme étant le plus grand étrier de frein de la production automobile de 40%. La pièce en titane ne pèse en effet que 2,9 kg, pour des dimensions de 41*21*13,6 cm.

Bientôt dans la rue ?

Les tests de validation sont actuellement en cours : on espère que le bilan sera positif et que l’on pourra admirer cette pièce rapidement sur une Chiron.

Le coût d’une telle pièce est clairement un frein (hum hum) à l’utilisation d’un procédé sur les véhicules de série. L’accélération du développement de ces technologies devrait tout de même de voir apparaitre ces pièces au moins dans les niches que représentent les supercars. A suivre !

Sources photos :

Bugatti

http://www.4legend.com/2017/iaa-2017-a-la-decouverte-des-technologies-inedites-de-la-bugatti-chiron

http://www.largus.fr/francfort/bugatti-chiron-tous-les-secrets-techniques-de-lhypercar-8744397-10687366-photos.html

 


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