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Optimisation de la conception de la pédale d'accélérateur pour un poids léger

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Impression d'un design léger par Siemens sur l'imprimante 3D métal Eplus3D EP-M260

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Optimisation de la conception de la pédale d'accélérateur pour lightweighT de Eplus3D

Figure 1 : Étude de la légèreté des pièces de la pédale d'accélérateur - vue de dessus [Avec l'aimable autorisation de ISAP AG]

Étude de cas

Impression d'une conception légère par Siemens sur EP-M260

Parmi les autres tendances dans le domaine de la fabrication, nous constatons une augmentation des exigences de complexité qui sont imposées par de multiples facteurs. Par exemple, les produits personnalisés pour les différents besoins des utilisateurs finaux, la production de produits connectés ou les réglementations environnementales de plus en plus strictes. Tout cela se produit dans un réseau de chaîne d'approvisionnement très pressurisé qui doit faire face à des réglementations personnalisées instables et à des réglementations liées aux pandémies en pleine évolution

Dans l'étude de cas d'aujourd'hui, nous allons présenter comment un composant automobile a été conçu et produit avec la demande croissante de conception légère et d'efficacité des matériaux. Un produit qui permet de réduire les coûts et de se différencier de la concurrence. Pour que ses clients soient à la pointe des techniques de développement de produits, Siemens Digital Industrial Solutions a décidé de présenter l'outil de conception de pointe d'une pédale d'accélérateur de voiture de course automobile en utilisant son module de conception générative dans Solid Edge

Comme l'a prouvé Siemens, les avantages des pièces conçues pour la légèreté sont les suivants :

-Amélioration des performances

-Réduction de l'impact environnemental

-Économie de ressources matérielles précieuses

La pédale d'accélérateur a été conçue de telle sorte que, dans un premier temps, un assemblage de plusieurs composants a été fusionné en un seul modèle. Cette fusion de quatre pièces en une seule a permis d'économiser le coût de la main-d'œuvre nécessaire à l'assemblage et de réduire la complexité du produit et le coût des stocks. Le processus de fabrication de la tôle qui était auparavant utilisé pour les quatre composants et la procédure de soudage ont été éliminés. Le passage de l'acier à l'aluminium a également permis de réduire le poids total de la pédale d'accélérateur de 62 %. Pour plus d'informations, regardez la vidéo ci-dessous à partir de 9:25.

Figure 2 : Réduction des composants de 4 à 1 [Avec l'aimable autorisation de Siemens AG]

Pour atteindre ce résultat dans Solid Edge, les contraintes sont d'abord définies dans le module Solid Edge Generative Design. Au cours de cette étape, les forces, pressions et couples extérieurs auxquels la pièce doit résister pendant son utilisation sont définis. Ensuite, toutes les surfaces qui sont fixées dans certaines directions ou angles seront définies. Après avoir défini toutes les contraintes, l'étude de conception générative sera lancée en fixant un objectif pour le facteur de sécurité minimum ou le poids qui doit être atteint avec cette optimisation. L'ensemble du processus de conception générative à l'aide de Solid Edge est présenté dans la vidéo ci-dessous, réalisée par Siemens, à partir de 11:40.

Une conception entièrement légère comme la pédale d'accélérateur automobile est limitée dans les méthodes de fabrication et ne peut généralement être produite que par fabrication additive. Nous avons donc fabriqué trois différents types de modèles optimisés par notre partenaire ISAP en tant que démonstrateurs de la conception générative. Ces pièces ont été imprimées en utilisant l'alliage d'aluminium AlSi10Mg sur notre système EP-M260 Dual-Laser.

Figure 3 : Support de création de trois différentes pièces optimisées

Les trois modèles permettent maintenant à ISAP de présenter très bien les avantages de la conception générative pour les produits légers. L'un des modèles montre le stade initial d'une pièce AM, dont le poids est presque identique à celui de la pièce initiale fabriquée en tôle. La première itération d'optimisation montre une pièce qui a encore un facteur de sécurité élevé et qui est partiellement optimisée pour la topologie. Elle pèse 373 g, ce qui représente une réduction de poids d'environ 14 %. Alors que la deuxième itération est conçue pour une légèreté sans compromis, elle ne pèse que 164 g, ce qui représente une réduction de poids drastique de 62 % par rapport à l'assemblage original. Avec l'équipement de fabrication additive d'EPlus3D, la complexité n'est plus un choix à ne pas faire parce que le coût augmenterait. La complexité est gratuite, c'est pourquoi la dernière itération d'optimisation doit être choisie lorsqu'il s'agit d'une solution légère et durable pour une pédale d'accélération de voiture de course.

Figure 4 : Pièces de la pédale d'accélération finale - vue de dessous [Avec l'aimable autorisation de ISAP AG]

Trouvez plus d'informations sur le webinaire de Siemens : "Digital Twin - Next generation Design" ici : https://videos.mentor-cdn.com/mgc/videos/2500/b3026d71-5bc8-48b8-97a4-1cbe9d0bf719-en-US-video.mp4

www.eplus3d.com

www.isap.de/solidedge

www.solidedge.siemens.com