Au poste de pilotage pour l’innovation
Les composants du contacteur annulaire de TRW Automotive bénéficient des services de moulage par injection de Protolabs
Les volants des automobiles et poids lourds actuels servent bien sûr à la conduite, mais proposent bien d’autres fonctionnalités.
Les modules de contrôle de la colonne de direction permettent en effet au volant d’assurer une grande variété de fonctions destinées à la sécurité et au confort des conducteurs. On peut citer, entre autres, les signaux de déclenchement des coussins gonflables en cas d’accident, ou encore le changement de station radio avec les mains sur le volant.
Les connexions entre tous ces boutons et interrupteurs utiles et les fonctions qu’ils contrôlent - depuis les clignotants et essuie-glace jusqu’au régulateur de vitesse, en passant même par le chauffage du volant lui-même - sont assurées par ce contacteur annulaire, un disque plastique de la taille d’un palet de hockey, situé sous la colonne de direction dans le module de contrôle de celle-ci.
Vous n’accordez sans doute pas beaucoup d’importance à ce qui se passe lorsque vous appuyez sur un bouton de votre volant pour monter le son de l’autoradio : Rick, lui, est au courant ! Il est concepteur au sein du groupe Body control systems chez TRW Automotive, une société internationale spécialisée dans les systèmes de sécurité active et passive, basée dans le Michigan.
« Aujourd’hui [les constructeurs automobiles] exigent de plus en plus de fonctionnalités sous une forme très compacte » confirme Rick. « C’est le défi que nous devons affronter : concentrer toutes ces fonctions dans un espace de plus en plus réduit. Vous ne voyez pas de fils pendre le long de votre colonne de direction, ils doivent donc passer quelque part. »
| En bref |
|---|
|
Rick Bowes, membre de l’équipe de conception du groupe Body Control Systems de TRW Automotive, avait besoin de concevoir et de tester une grosse dizaine de composants pour un nouveau contacteur annulaire.
Rick Bowes s’est appuyé sur l’outil de faisabilité de Protolabs afin d’accélérer les multiples itérations de conception nécessaires pour l’intégration de nouvelles pièces dans un assemblage technologique existant.
Grâce à la mise en œuvre du moulage par injection pour fabriquer les rotors, boîtiers et capots du contacteur annulaire, Rick Bowes a pu tester et évaluer rapidement les nouvelles pièces dont il avait besoin. Ainsi, le calendrier du projet a pu être respecté, dans les budgets alloués. |
Développement itératif grâce au prototypage rapide
Rick travaille par amélioration continue du contacteur annulaire, ce qui le ramène constamment chez Protolabs. Au cours des cinq années écoulées, Protolabs a fabriqué pour TRW des centaines de prototypes de rotors, boîtiers et capots pour des contacteurs annulaires, tous ces composants que Rick cite comme constituants principaux de la structure d’un contacteur.
« En général, un contacteur annulaire est constitué de 15 à 20 composants », ajoute Rick. « S’il faut fabriquer des prototypes d’au moins la moitié de ceux-ci, en multipliant par le nombre d’itérations, les chiffres s’envolent rapidement. »
La vitesse d’exécution de Protolabs s’est révélée essentielle lorsque Rick a eu besoin d’un prototype combinant les technologies TRW existantes avec de nouvelles fonctionnalités.
« J’ai pu utiliser efficacement des prototypes de conception nouvelle avec l’ancienne structure interne » précise Rick à propos des pièces qui sont maintenant en production. « J’ai dû également intégrer des processus de réflexion différents, et les appliquer dans les procédures d’assemblage de nos ateliers. Protolabs a clairement été un atout pour fabriquer rapidement les prototypes nécessaires à nos objectifs d’évaluation et de tests. »
Composants thermoplastiques moulés
TRW s’adresse à Protolabs pour mouler par injection les rotors et capots (acétal) et les boîtiers (polytéréphtalate de butylène) du contacteur annulaire, précise Rick. « Il s’agit de l’approche la plus logique pour ce type de pièces » ajoute Rick en parlant de ce processus de moulage par injection. « Il est parfait dans le logement de roue car [le contacteur annulaire] est approximativement de la dimension d’un palet de hockey. Et il est bon pour les moules multi-empreintes. »
Les prototypes moulés par injection chez Protolabs sont économiques, et bien adaptés aux tests et à l’évaluation d’un composant, surtout si l’ingénieur ou concepteur doit valider la pièce avant de passer à un moule acier pour grandes séries. Rick s’appuie également parfois sur les capacités d’usinage à contrôle numérique de Protolabs pour fraiser uniquement une partie d’un prototype afin de voir comme un sous-système ou une pièce fonctionne.
Rick ajoute que l’analyse interactive de faisabilité du système de devis de Protolabs, ainsi que les ingénieurs d’application de la société l’ont bien aidé lors du processus de prototypage. Ce système apporte un retour sur la conception et des informations de prix dans les heures qui suivent le téléchargement d’un modèle CAO en 3D. Rick constate que « c’est très pratique pour la soumission de pièces ». « L’interface en ligne est très flexible et permet des ajustements pendant l’établissement du devis. »
Les prototypes des composants du contacteur annulaire ont permis à Rick de s’assurer que les modifications de conception n’allaient pas endommager les petits câbles plats flexibles (CPF) au sein du contacteur. Ces CPF assurent la connexion câblée qui transmet les signaux des boutons et interrupteurs du volant à travers le contacteur le long de la colonne de direction vers les circuits contrôlant des fonctions spécifiques.
Protéger les câbles
Dans les premières versions, les CPF étaient rassemblés en un seul faisceau et ressemblaient au ressort spirale d’une montre mécanique. Un contacteur annulaire présente en général deux à quatre CPF, parfois plus en fonction des spécifications de l’équipementier.
« C’est une des choses auxquelles nous faisons particulièrement attention pendant la conception pour garantir qu’ils ne soient pas endommagés » ajoute Rick à propos de ces petits câbles. « Vous devez également vérifier les intensités électriques qui doivent transmettre correctement les signaux. Surtout pour le coussin gonflable ; il doit fonctionner 100 % du temps, car il fait partie intégrante du système de sécurité embarqué »