Le garage de Jay Leno remplace les pièces détachées de voitures anciennes pour un 1/10e du coût habituel grâce à 3D Systems

Jay Leno sera le premier à vous dire qu'entretenir une voiture ancienne ne signifie pas utiliser des technologies anciennes. En fait, l'amour de M. Leno pour les voitures anciennes l'a encouragé à explorer de nouvelles technologies pour maintenir en état de marche ses véhicules de collection de valeur inestimable, comme cela a été le cas pour son Owen Magnetic 1916 récemment restaurée. Plus d'un siècle de corrosion s'étant accumulé sur le couvercle de culasse de son ancien véhicule hybride, M. Leno, l'ancien animateur du Tonight Show et l'actuelle vedette de Jay Leno's Garage sur CNBC, avait besoin de se procurer une pièce de rechange qui fonctionnerait aussi bien, sinon mieux, que l'original sans se ruiner. Clients et collaborateurs réguliers de 3D Systems, les membres de l'équipe de M. Leno ont utilisé un workflow numérique pour obtenir par ingénierie inverse un nouveau couvercle de culasse amélioré, puis ont envoyé la pièce au service On Demand Manufacturing de 3D Systems afin d'obtenir un modèle de fonderie imprimé en 3D. Au final, les solutions de fabrication de bout en bout de 3D Systems ont permis à l'équipe de M. Leno de remplacer le couvercle de culasse en mauvais état pour un dixième du coût des méthodes traditionnelles.

L'entretien des voitures anciennes pose généralement problème bien avant que le véhicule n'atteigne son centième anniversaire. Après quelques décennies, les pièces de rechange se font rares et leur prix augmente en conséquence. Face à la difficulté et au coût des réparations, les voitures qui survivent un siècle finissent généralement dans des musées et des collections privées, où elles deviennent des objets esthétiques statiques. Cependant, passionné de voitures, Jay Leno était déterminé à ce que ce ne soit pas le sort réservé à son Owen Magnetic de 1916, l'une des toutes premières voitures hybrides gaz-électricité mises sur le marché.

Afin que l'Owen Magnetic reste en état, M. Leno et son équipe ont dû relever un tout autre défi. « Lorsque nous avons commencé la rénovation, le couvercle de culasse, qui sert de passage au liquide de refroidissement du moteur, ressemblait à un morceau de gruyère », explique M. Leno. « On n'en trouve pas à la casse, et en examinant la pièce d'origine, on constate que de multiples tentatives manquées ont déjà été effectuées pour le réparer, avec différents matériaux allant de la colle blanche à l'époxy. »

C'est à Jim Hall, l'ingénieur en chef de M. Leno, qu'est revenue la tâche de trouver une meilleure solution pour réparer le couvercle de culasse. Habitué aux travaux difficiles de réparation personnalisée, M. Hall fait en sorte de toujours se tenir informé des technologies disponibles et était en bonne voie de trouver une solution au problème en quelques heures à peine. « Comme il n'était pas envisageable pour nous de réparer le couvercle de culasse, mon approche a été d'améliorer la pièce d'origine avec l'aide de nouvelles technologies », explique M. Hall.

Le workflow d'ingénierie inverse a commencé par la numérisation 3D du couvercle de culasse d'origine à l'aide d'un FARO® Design ScanArm dans le logiciel d'ingénierie inverse Geomagic Design X™. Contrairement aux scanners linéaires à laser rouge, les scanners linéaires à laser bleu sont capables de numériser les surfaces noires et polies d'une pièce d'origine en un seul passage. Les données du nuage de points ont ensuite été envoyées à l'équipe des services de modélisation 3D de 3D Systems, qui a aidé à transformer les données de numérisation 3D en un modèle CAO final.

Les techniciens de 3D Systems ont travaillé avec M. Hall pour améliorer les performances et l'esthétique de la pièce d'origine tout en préservant l'authenticité artisanale d'un moulage centenaire. La plupart des mises à jour finales ont été rendues possibles grâce aux outils uniques de Geomagic Design X qui ont permis aux techniciens de 3D Systems de remplacer la topographie corrodée et piquée de la pièce d'origine par des surfaces lisses tout en extrayant proprement les éléments de conception pour améliorer l'apparence finale.

Par exemple, le nom « Owen Magnetic » est inscrit en relief sur l'extérieur du couvercle de culasse en lettres de taille décroissante conçues pour s'adapter aux lignes de délimitation situées au-dessus et au-dessous du texte. Dans le modèle original, les lettres étaient probablement produites en les découpant à la main dans une feuille de cire et en les fixant au modèle de cire principal. En conséquence, le texte de la pièce originale présentait de nombreuses imperfections, tant au niveau des lettres individuelles que de leur alignement général à l'intérieur des lignes de délimitation. M. Hall a demandé à 3D Systems de l'aider à préserver l'authenticité des lettres imparfaites tout en corrigeant l'alignement. C'est ce qu'ont fait les techniciens de 3D Systems, qui ont cartographié les imperfections manuelles le long de nouvelles lignes de définition améliorées pour donner à la pièce finale un aspect plus poli que l'original.  

Sur le plan fonctionnel, l'équipe de 3D Systems a également travaillé avec M. Hall pour redéfinir les caractéristiques de l'intérieur de la pièce, fortement érodé. À la demande de M. Hall, les techniciens de 3D Systems ont épaissi plusieurs éléments structurels et élargi leurs connexions pour les rendre plus résistants à l'érosion. Enfin, les techniciens ont ajouté quelques millimètres à la surface de montage du collecteur pour permettre une opération ultérieure de fraisage de la face, afin d'obtenir une surface lisse contre laquelle le joint pourra s'appuyer et empêcher les fuites de liquide de refroidissement.

Une fois la conception du couvercle de culasse prête, l'équipe de fabrication à la demande de 3D Systems a exporté un modèle solide depuis Geomagic Design X et l'a ouvert dans le logiciel de fabrication additive 3D Sprint™ de 3D Systems. Grâce aux outils avancés de création et d'édition de maillage de 3D Sprint, l'équipe a converti le modèle solide en un maillage détaillé, puis l'ont mis à l'échelle pour tenir compte du facteur de rétraction de l'alliage métallique dans lequel il serait coulé. Les techniciens de 3D Systems ont ensuite configuré l'impression pour qu'elle devienne un modèle QuickCast® de stéréolithographie (SLA). Les modèles QuickCast sont conçus spécifiquement pour la fonderie et sont principalement des fabrications creuses qui contiennent un réseau interne de structures de support hexagonales. Une fabrication creuse réduit la quantité de matériau nécessaire et la géométrie interne des modèles QuickCast facilite le drainage et la combustion. L'impression finale a été effectuée sur une imprimante 3D Systems ProX® SLA 800 avec de la résine Accura® CastPro™.

« Notre capacité d'impression 3D SLA offre la plus grande précision de tous les procédés d'impression 3D », explique Cyle Caplinger, directeur régional des ventes pour 3D Systems. « Étant donné que nos structures de support SLA peuvent être arrachées plutôt que dissoutes, l'impression SLA de 3D Systems ne nécessite qu'un post-traitement minimal et produit une excellente finition de surface qui se traduit par des modèles de fonderie impeccables ». En fait, M. Caplinger affirme que l'atelier de fonderie a été tellement impressionné par la qualité du modèle QuickCast de 3D Systems qu'il a demandé un autre modèle pour le soumettre à un concours international après avoir livré le collecteur final destiné à l'Owen Magnetic.

Une fois imprimé en 3D, le modèle de fonderie de précision QuickCast a été livré à SeaCast, Inc. une fonderie située dans la région du Nord-Ouest Pacifique. SeaCast a utilisé le modèle de fonderie imprimé en 3D pour former un moule en aluminium, qui a ensuite été coulé et expédié au Garage de Jay Leno pour la finition et l'ajustement final.

Après avoir effectué les opérations de fraisage, de perçage, de peinture et de polissage prescrites, M. Hall a installé le couvercle de culasse de remplacement sur le moteur Buda de l'Owen Magnetic.

Selon M. Leno, l'ensemble fonctionne parfaitement. « C'est ce qui est génial avec ce genre de technologie », déclare M. Leno. Les pièces ne se perdent plus au fil du temps. Nous sommes prêts pour les 100 prochaines années ».

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