En bref : l’équipe étudiante Wisconsin Racing a conçu un nouveau volant Formula SAE en combinant électronique embarquée, fibre de carbone et impression 3D. Grâce aux scanners 3D portables Creaform, les pilotes ont obtenu des poignées sur mesure, modelées en argile puis numérisées et imprimées en TPU. Le volant était prêt à temps pour la course.
Sommaire
- Le volant, pièce maîtresse d’une voiture de course
- Défi n°1 : coordonner plusieurs sous-équipes
- Défi n°2 : une conception durable et transmissible
- Défi n°3 : un volant Formula SAE personnalisé pour chaque pilote
- La solution : une numérisation 3D rapide, simple et portable
- Les résultats : un volant Formula SAE prêt à temps
- Wisconsin Racing et le Makerspace de l’Université du Wisconsin
- Votre projet de numérisation 3D en sport automobile
Le volant, pièce maîtresse d’une voiture de course
Le volant est l’un des éléments les plus critiques d’une voiture de course. En effet, il commande le changement de vitesse électronique et l’anti-roulis. Il sélectionne aussi les modes de contrôle de traction et de départ, et affiche les informations clés pour le pilote. Autrement dit, sans volant fonctionnel, la voiture ne peut pas rouler.
Pour concevoir un nouveau volant, les étudiants doivent donc maîtriser plusieurs disciplines : électronique embarquée, fabrication en fibre de carbone et impression 3D SLA. Le défi est donc de taille, surtout dans les délais serrés d’un projet étudiant.
Défi n°1 : coordonner plusieurs sous-équipes
La conception d’un volant est l’un des projets les plus complexes pour une équipe FSAE. Elle mobilise en effet plusieurs sous-équipes :
- L’équipe châssis gère la structure du volant.
- L’équipe composite s’occupe de la fabrication.
- Les pilotes définissent l’ergonomie.
- L’équipe électrique gère toute l’électronique interne.
Intégrer tous ces systèmes peut créer des conflits, voire conduire à la défaillance du volant. C’est pourquoi il est préférable de confier le projet à une seule sous-équipe, responsable de l’ensemble, qui consulte les membres seniors pour avis.
Défi n°2 : une conception durable et transmissible
En outre, le volant servira plusieurs saisons. Les futurs membres de l’équipe doivent donc pouvoir le comprendre et l’améliorer. Par conséquent, les outils de conception et de fabrication doivent être faciles à prendre en main, sans formation approfondie. Les outils plug-and-play et les interfaces conviviales aident les futurs étudiants à identifier les améliorations possibles.
Défi n°3 : un volant Formula SAE personnalisé pour chaque pilote
Chaque année, de nouveaux étudiants pilotent la voiture. Pour optimiser l’ergonomie, chaque pilote peut sculpter ses propres poignées en argile. Ensuite, ces poignées sont numérisées, traitées puis imprimées en TPU, un polyuréthane thermoplastique flexible et robuste. Pour cela, l’équipe utilise des scanners 3D portables, rapides et haute résolution.
La solution : une numérisation 3D rapide, simple et portable
Pour répondre à ces défis, la solution de numérisation 3D devait réunir quatre qualités :
- Vitesse : le maillage est généré en temps réel, déjà allégé et prêt pour la CAO ou l’impression 3D.
- Portabilité : grâce au référencement dynamique, la pièce et le scanner peuvent bouger pendant la mesure. On numérise donc en laboratoire, en classe ou à l’atelier.
- Simplicité : des appareils plug-and-play et des interfaces conviviales, faciles à apprendre.
- Haute résolution : des caméras précises pour la géométrie et des caméras couleur pour la texture, afin de capturer chaque détail des poignées.
Les scanners 3D de qualité métrologique comme le HandySCAN 3D ou le Go!SCAN 3D, ainsi que la suite pédagogique Creaform ACADEMIA, répondent à ces besoins.
Les résultats : un volant Formula SAE prêt à temps
Le volant était prêt à temps pour la course. De plus, l’équipe a gagné du temps pendant la conception et la fabrication. La numérisation 3D et la fabrication additive ont apporté quatre bénéfices clés :
- Robustesse : simulations et tests de torsion ont confirmé que la fibre de carbone et les pièces imprimées en 3D supportent les charges de course, pour plusieurs saisons.
- Assemblage facilité : le scan du volant existant et de son environnement a fourni un maillage immédiat pour intégrer les nouvelles pièces.
- Personnalisation : les poignées modelées en argile, numérisées puis imprimées, s’adaptent à la main de chaque pilote.
- Transmission : des scanners simples permettent à tous les étudiants de numériser, quelle que soit leur expérience.
Wisconsin Racing et le Makerspace de l’Université du Wisconsin
Wisconsin Racing est une organisation étudiante d’ingénierie qui affronte 140 équipes FSAE au niveau international. Depuis 30 ans, elle brille aux plus hauts niveaux de la compétition et forme une génération d’ingénieurs.
John Ryan, chef de la sous-équipe électrique et concepteur du volant, témoigne : « L’accès à un formidable outil de numérisation, tel que le HandySCAN 3D, a permis de créer des numérisations précises et personnalisées des préférences ergonomiques du pilote. La satisfaction du pilote est un élément essentiel de la conception d’un véhicule. Et les pilotes heureux produisent des temps chronométrés plus rapides. »
Le Makerspace est le laboratoire de conception et d’innovation du College of Engineering de l’Université du Wisconsin-Madison. Il accueille des étudiants porteurs de projets variés, comme Wisconsin Racing.
Comme les scanners sont surtout utilisés par des étudiants, son directeur Lennon Rodgers voulait une technologie « très facile à utiliser pour les étudiants et très mobile ». Le Makerspace est désormais équipé d’un HandySCAN 3D. Selon lui, il se distingue par sa « portabilité, résolution, vitesse, facilité d’utilisation des logiciels et du matériel standard de l’industrie ».
Votre projet de numérisation 3D en sport automobile
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Source : Creaform