La Hennessey Venom GT vient d'atteindre 270 km/h sur une piste d'aéroport . La Koenigsegg One:1 trouve ça plutôt mignon. Et pour cause : elle devrait pouvoir atteindre 280 km/h. Oh, et elle négocie les virages à une vitesse folle. Bienvenue dans l'univers de la nouvelle reine de la vitesse et découvrez en un clin d'œil la technologie utilisée pour permettre à ces voitures de battre de nouveaux records : l'usinage CNC.
De tout temps, l'humanité a développé une véritable obsession pour la vitesse. Qu'il s'agisse des autruches dans l'Antiquité, des chevaux ou des automobiles plus récemment, les compétitions automobiles ont toujours encouragé l'innovation et la recherche de la performance. Cette obsession s'est amplifiée avec l'avènement de l'automobile à la fin du XIXe siècle . Passionnés et constructeurs s'efforcent constamment d'innover et de développer des voitures plus rapides, et c'est là qu'interviennent l'usinage CNC et l'impression 3D. Ces technologies de prototypage et de production en série permettent de fabriquer des pièces automobiles plus légères, plus précises et à l'aérodynamisme optimisé, repoussant ainsi les limites de la performance. Avant de nous pencher sur les voitures les plus rapides d'aujourd'hui, examinons les technologies qui sous-tendent toutes ces innovations.
Machine CNC et imprimante 3D
Les machines à commande numérique par ordinateur (CNC) sont des dispositifs électromécaniques capables de créer des prototypes physiques précis grâce à des programmes informatiques. Cette technologie a été développée dans les années 40 et 50. À l'époque, leur fonctionnement nécessitait des codes écrits manuellement. Mais depuis l'avènement de l'informatique, cette technologie a connu un essor considérable. Contrairement à l'impression 3D, l'usinage CNC est un procédé soustractif.
Autrement dit, le procédé commence par un bloc du matériau choisi et le découpe avec précision à l'aide de plusieurs outils afin de créer les prototypes 3D souhaités. Le code informatique utilisé pour cette technologie est appelé code G. Sa précision se mesure au millième de pouce, soit environ l'épaisseur d'un cheveu. Les machines CNC sont principalement composées de perceuses, de tours et de fraiseuses, cette dernière étant la plus utilisée. Les fabricants peuvent utiliser une large gamme de matériaux pour l'usinage CNC en fonction de leur produit.
L'impression 3D, ou fabrication additive, est un procédé permettant de créer des objets solides en trois dimensions à partir d'un fichier CAO numérique. La création d'un objet imprimé en 3D repose sur des procédés additifs. Dans un procédé additif, un objet est créé par dépôt successif de couches de matériau jusqu'à l'obtention de sa forme finale. Chaque couche peut être vue comme une fine section horizontale de l'objet final. L'impression 3D permet de produire des formes complexes (fonctionnelles) en utilisant moins de matériau que les méthodes de fabrication traditionnelles.
Utilisation de l'usinage CNC et de l'impression 3D dans l'industrie automobile
Les machines CNC sont utilisées dans l'industrie automobile pour usiner avec une extrême précision des matériaux comme l'acier et l'aluminium et fabriquer diverses pièces automobiles , telles que les pistons de moteur, les disques de frein, les éléments de carrosserie, etc. Les constructeurs conçoivent généralement d'abord des prototypes à l'aide d'imprimantes 3D, puis les programment pour la machine CNC grâce au code G. Ces prototypes usinés CNC font ensuite l'objet d'expérimentations avec différentes conceptions, permettant ainsi aux constructeurs de développer le modèle optimal pour une vitesse et une efficacité maximales de leurs véhicules. La précision de la machine contribue également à réduire le poids superflu, rendant les voitures plus légères et plus rapides.
Certaines pièces et composants d'une voiture, comme la boîte de vitesses, le châssis ou l'essieu moteur, sont d'une conception si complexe qu'il est extrêmement difficile de les fabriquer manuellement. Grâce à l'usinage CNC et à l'impression 3D de prototypes, ces pièces peuvent être produites en un temps record et avec une efficacité maximale, à condition d'utiliser la programmation appropriée.
Les quatre phases de la production automobile – emboutissage, soudage, peinture et assemblage – peuvent être entièrement automatisées par des machines-outils à commande numérique, au point de rendre toute intervention humaine superflue. On peut le constater dans la nouvelle usine Tesla, où l'automatisation est quasi-totale, malgré les critiques.
Les marques de voitures de sport haut de gamme comme Bugatti, Pagani et Ferrari doivent la moindre modification à leurs exigences de performance. Le poids des composants et l'aérodynamisme du véhicule jouent un rôle crucial dans l'atteinte de ces performances. C'est là que l'usinage CNC et l'utilisation de la fibre de carbone ultralégère deviennent indispensables. La précision irréprochable de ces machines permet de réaliser les designs complexes de ces voitures de sport, donnant naissance aux bolides les plus rapides qui fascinent le monde.
Le nouveau modèle de CNC, capable de fonctionner sur 5 axes différents, accélère la production comme jamais auparavant. Ces innovations peuvent résoudre les problèmes que rencontrent actuellement des entreprises comme Tesla, dont la production est limitée par une offre relativement faible face à la demande.
Il est courant que les grandes entreprises aient recours à l'usinage CNC pour leur production, éliminant ainsi tout risque d'erreur humaine. Porsche est même allé plus loin en concevant sa 911 Spyder entièrement à l'aide de la CAO (conception assistée par ordinateur), une forme d'usinage CNC.
Bien que les machines CNC existent depuis des décennies, elles restent très coûteuses, ce qui limite leur utilisation par les petits fabricants. C'est là que les imprimantes 3D se sont révélées utiles. La machine CNC utilise un ensemble de têtes d'usinage pour réaliser une multitude de tâches, ce qui peut engendrer des coûts considérables. Cependant, la précision et l'efficacité des machines CNC sont incomparables. Voyons comment les machines CNC et l'impression 3D ont contribué à la fabrication de la voiture la plus rapide actuellement en circulation.
Les Koenigsegg Agera R et Agera S sont loin d'être des voitures sages et ennuyeuses : elles développent plus de 1 000 chevaux et sont extrêmement légères. Il y a quelques années, Christian, responsable de la production chez Koenigsegg, avait entendu des rumeurs sur les nouveautés à venir chez Porsche, Ferrari et McLaren. Il voulait être prêt à leur proposer un modèle capable de rivaliser.
La Koenigsegg One:1 développe 1 360 chevaux à 7 500 tr/min (zone rouge à 8 250 tr/min) et un couple de 1 000 Nm (737 lb-pi) de 3 000 à 7 500 tr/min grâce à une version améliorée du V8 5.0 litres turbocompressé de Koenigsegg. C'est énorme, tout simplement incroyable.
Christian explique qu'ils aiment qualifier la One:1 de première « méga voiture » au monde. Non pas qu'elle ne corresponde à aucune catégorie, mais parce que 1 360 chevaux équivalent à 1 mégawatt. On pourrait obtenir plus de puissance avec un turbo plus puissant, mais ils recherchaient un équilibre privilégiant la maniabilité et la réactivité. L'objectif de Christian était un moteur délivrant sa pleine puissance vers 2 500 tr/min ; un turbo à pression plus élevée aurait repoussé ce régime à 4 000 tr/min. La courbe de couple de la One:1 est tout simplement fascinante. Elle n'est pas parfaitement plate, mais elle s'en approche de très près.
Elle utilise également un nouveau turbocompresseur à géométrie variable doté d'une caractéristique peu commune : ses composants internes sont imprimés en 3D. Cela leur a permis d'obtenir la forme souhaitée tout en réduisant le poids.
Outre les composants internes du turbocompresseur, l'impression 3D est utilisée pour l'embout d'échappement.
Une plateforme comme https://www.3dnatives.com est la principale source d'informations sur l'impression 3D et la fabrication additive ; vous y trouverez toutes les informations nécessaires sur l'impression 3D.
En réalité, cet embout d'échappement est la plus grande pièce en titane imprimée en 3D jamais réalisée. Sa fabrication nécessite trois jours entiers. Un tel délai serait incroyablement long pour une voiture produite en série, mais il représente un véritable atout pour un constructeur sur mesure comme Koenigsegg. Au lieu de faire appel à des fournisseurs onéreux et trop complexes pour obtenir seulement six pièces, l'impression 3D leur permet de maîtriser leur processus de production.
Extérieurement, le châssis monocoque ressemble à celui de l'Agera, mais la One:1 utilise un tissage de fibre de carbone entièrement nouveau, jusqu'à 40 % plus léger que celui de l'Agera. En réalité, cette nouvelle génération de fibre de carbone est la même que celle utilisée sur les Formule 1 actuelles. D'une légèreté exceptionnelle, la fibre de carbone révolutionne les performances de ces voitures ultra-rapides.
Accrochez-vous bien, car Koenigsegg s'aventure en terrain inconnu. Pour la première fois, le constructeur d'Ängelholm utilise l'aérodynamique active. Sous l'avant, des découpes sont pratiquées dans la fibre de carbone pour l'affaiblir. Des actionneurs hydrauliques permettent ensuite de courber cette fibre et de diriger l'air à travers la carrosserie, puis vers l'extérieur par le capot. En mode vitesse maximale, les volets se ferment pour réduire l'appui et optimiser la discrétion de la voiture.
Passez-moi la fibre de carbone, s'il vous plaît. Absolument tout est en fibre de carbone. Les sièges, les jantes, la carrosserie, la cellule de sécurité monocoque, même les pare-soleil sont en fibre de carbone, ce qui, selon Christian, leur a permis de gagner environ 100 grammes chacun. L'idée, c'est que cela peut paraître insignifiant, mais ici, chaque gramme compte.
C'est ainsi que la One:1 affiche un poids de 1 360 kilogrammes. Et il ne s'agit pas du poids à sec. C'est avec un demi-réservoir d'essence et tous les autres fluides au maximum. Un véritable exploit.
La Koenigsegg 1 a cependant été détrônée l'an dernier par Bugatti, qui a repris le titre de voiture la plus rapide avec le lancement de sa Chiron. Pour admirer cette merveille, regardez cette vidéo du top 10 des voitures les plus rapides jamais construites : https://www.youtube.com/watch?v=73V0Y1HL6G8.
Je parierais sur le retour de Christian et de son équipe en tête du classement au cours de l'année prochaine, grâce notamment à l'usinage CNC.
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