L’impression 3D sans outillage validée sur l’ICE 3neo

À l’extrémité avant de l’ICE 3neo de Siemens Mobility, qui circule à une vitesse maximale de 320 km/h, le nez et la jupe avant remplissent désormais plus que des fonctions aérodynamiques. Ce sont les deux pièces de démonstration grâce auxquelles HÖRMANN Vehicle Engineering et ses partenaires de recherche ont validé un procédé d’impression 3D sans outillage pour de grands composants ferroviaires très sollicités.

Le projet remplace les moules et autres outillages dédiés utilisés dans la fabrication conventionnelle des composites par une chaîne en trois étapes. L’impression par extrusion grand format construit d’abord des formes complexes à partir de granulés plastiques. Un nouveau procédé de dépose de ruban 3D place ensuite des fibres continues le long des zones soumises aux charges les plus élevées, avant qu’un fraisage automatisé ne donne à la pièce ses dimensions et son état de surface requis.

Le choix du matériau est aussi important que celui de l’imprimante. Les enveloppes extérieures des trains sont souvent fabriquées à partir de composites thermodurcissables, par stratification manuelle ou infusion sous vide ; ces méthodes nécessitent un outillage coûteux, une production longue et une importante intervention manuelle, tandis que les matériaux durcis sont difficiles à recycler. La nouvelle chaîne utilise des thermoplastiques à chaque étape. HVE et ses partenaires affirment donc que les composants finis sont entièrement recyclables et peuvent être adaptés sans nouvel investissement dans l’outillage.

L’objectif pratique n’est pas de fabriquer toutes les pièces d’un train en une seule fois. Le consortium fait état d’une baisse des coûts de fabrication et d’une réduction des délais de production pour les petites et moyennes séries, où l’outillage peut peser lourdement sur l’équation économique. Cela pourrait faciliter la production de variantes de composants tout en préservant leur recyclabilité dès la conception. Le projet s’est déroulé de septembre 2023 à juin 2026, avec la participation de Fraunhofer IWU, Fraunhofer IMWS et Lakowa aux côtés de HVE et de Siemens Mobility pour le développement et la validation structurelle.

Le résultat reste toutefois un démonstrateur, et non une ligne de production. Le consortium présente les deux pièces de l’ICE 3neo comme la preuve que le procédé hybride peut répondre aux exigences de précision et de performances des applications ferroviaires à grande vitesse. Les travaux menés en parallèle par HVE sur l’impression 3D métallique soulignent également un obstacle industriel qui demeure : les règles de conception applicables aux pièces ferroviaires fabriquées de manière additive ne sont pas encore couvertes par la directive allemande d’ingénierie concernée.