Alstom

Entreprise : Alstom
Produit : Supports
Industrie : Rail / Transport
Service : Impression 3D

Le Railway Challenge

Créé par la division Rail de l’Institution of Mechanical Engineers (IMechE) en 2012, le IMechE Railway Challenge donne l’occasion aux étudiants, stagiaires et diplômés de mettre en valeur leurs compétences, expertise, connaissances et sens commercial. Les participants doivent concevoir et fabriquer une locomotive miniature (largeur de voie 10¼”), avec un certain nombre de défis relatifs à la voie et à la présentation.

Alstom a participé pour la première fois au Railway Challenge en 2017, avec un lancement au Stapleford Miniature Railway de Leicestershire à la fin juin de cette année. Contrairement à la taille du 'modèle réduit', les exigences du challenge sont loin d’être minuscules ! Conscients de la complexité de la tâche, l’équipe d’ingénieurs d’Alstom a commencé le travail sur leur ouvrage dès 2015. Sur une période de presque deux ans, les ingénieurs d’Alstom et leurs stagiaires ont travaillé consciencieusement au design de la locomotive tout en continuant leurs activités professionnelles. Pour terminer la conception de leur locomotive, l’équipe a demandé l’assistance de Protolabs, un fournisseur homologué d’Alstom.    

Défis et solutions

L’un des défis de la fabrication d’un composant à "usage unique" est de maintenir des coûts les plus bas possible pour rester dans les contraintes budgétaires.

Pour la conception de leur locomotive, l’équipe devait identifier une méthode de fabrication de deux supports encastrés permettant de maintenir le bouton d’arrêt d’urgence. La conception du train exige des supports qu’ils entrent dans un alésage de 66 mm dans le panneau du corps, afin qu’il soit boulonné en place.

Cillian Lynch, membre de l’équipe, qui a conçu l’assemblage, a proposé de fabriquer les pièces en impression 3D. « L’impression 3D semblait la solution logique, car nous ne pouvions pas justifier les coûts de moules d’injection ou d’un alésage à froid pour un si petit volume. Ces méthodes de fabrication demanderaient des outils très onéreux. En outre, la conception demanderait un moule pour acier à outil et une presse hydraulique - un processus de haute technicité, qui est onéreux et uniquement possible pour la production de masse. De manière alternative, si l’impression 3D n’existait pas, le soudage ou l’usinage serait l’option la plus viable, mais qui demanderait beaucoup plus de temps et de ressources en comparaison. »

Feu vert de Protolabs

Cilian et ses collègues ont présenté leur projet d’impression 3D à Protolabs, et ils ont été ravis de recevoir une réponse favorable en termes de fabrication et de financement (Protolabs a subventionné certaines des pièces produites). L’assistance de Protolabs avec sa grande expérience de prototypage rapide s’est révélée précieuse pour guider la conception de la fabrication de cette locomotive.

« Dans le cadre de notre projet, nous avons trouvé important de démontrer qu’il existe des méthodes peu onéreuses de fabrication que l’industrie du rail peut utiliser pour améliorer sa compétitivité. Nous pensons qu’à l’avenir, la technologie d’impression 3D sera de plus en plus fondamentale pour la fabrication, les réparations et les améliorations des trains », ajoute Cilian Lynch.

L’expérience

Pour garantir que les modèles CAD de leurs pièces soient adaptés à leur usage, l’équipe Railway Challenge a profité pleinement de l'analyse de conception gratuite fournie par Protolabs. L’approche continue permettant de soumettre électroniquement des fichiers CAO, de recevoir rapidement des propositions de devis et la possibilité de commander en ligne ont permis à Cilian et ses collègues de commander très facilement des pièces.

« Nous avons été très impressionnés par les outils en ligne de Protolabs. Aucun besoin de multiples courriers électroniques, bons de commande ou autres procédures administratives compliquées, lesquels présentent tous des risques d’incompréhension et de retard. Dans le cas qui nous intéresse, nous avons dû réviser une seule fois la conception – nous avons aminci le support pour augmenter les jeux d’assemblage et de fonctionnement. Alors, nous avons donné le feu vert à Protolabs pour lancer la production : tout a été fait en ligne. »

Montage de l’ensemble

Alstom a reçu ses pièces à peine trois semaines après avoir lancé la commande. Les pièces métalliques fabriquées par d’autres fournisseurs sont arrivées beaucoup plus tard. Une inspection initiale au pied à coulisse a permis de confirmer que les pièces avaient les dimensions correctes, et comme il n’y avait pas besoin de faire des essais de contraintes pour une pièce non structurelle, les supports ont été validés du premier coup.

Résultats

Le produit mis à l’épreuve lors de la compétition est arrivé premier dans le défi « modèle commercial », quatrième dans le défi « conception » et huitième au total. Pour un petit nouvel entrant en concurrence contre 11 équipes, c’est un bon résultat, sachant que certaines équipes améliorent leur modèle chaque année depuis 2012.  

Et après ?

Motivés par les résultats favorables de la compétition, Cilian et les membres de son équipe ont prévu de se présenter à nouveau en 2018. Les règles du défi évoluant chaque année, les locomotives qui sont déjà en compétition devront continuer à être développées pour se conformer aux spécifications de la compétition IMechE qui sont mises à jour annuellement. Cilian ajoute : « au cours des prochaines années, il est probable que nous allons utiliser plus de pièces en impression 3D ».

« L’impression 3D permet certainement aux concepteurs une liberté énorme en comparaison avec les contraintes de fabrication traditionnelles et rend possible ce qui était impossible. Nous avons énormément appris de l’expérience de travail avec Protolabs, ils ont tous été extrêmement attentionnés et nous les remercions chaleureusement pour l’assistance qui nous a permis d’amener notre projet à maturité. » conclut Cillian Lynch.