Case Study - Proto Labs

Case Study
Construire des motos capables d'affronter les
environnements les plus éprouvants – et concurrencer
certains des plus grands et des plus riches constructeurs
mondiaux fait partie du quotidien chez KTM. Afin de
maintenir son avance, ce constructeur gagnant de deuxroues tout-terrain, à haute performance et de course utilise
des pièces prototypes et des pièces de production fournies
par Protomold®, le service de moulage par injection de
Proto Labs®.
elle est immédiatement soumise à une analyse complète des
contraintes statiques et dynamiques par élément fini.
Lorsque le modèle de CAO est finalisé, la société utilise
"Moldflow" pour simuler le processus de moulage par
injection et ce n'est qu'ensuite qu'une pièce prototype pourra
être produite afin d'exécuter des essais en conditions réelles.
Dans le vocabulaire de KTM, l'expression « conditions
réelles » fait référence à des conditions que la plupart des
motards et la plupart des motos ne rencontreront jamais.
Mais les clients attendent beaucoup de KTM et les conditions
d'essai d'une nouvelle pièce doivent être bien plus
rigoureuses que celles qu'ils sont susceptibles de rencontrer.
La société autrichienne KTM Sportmotorcycle AG ne
construit que 110 000 motos par an. En revanche, le leader de
l'industrie, Honda, produit en moyenne plus d'un million
d'unités chaque mois. Comment donc un constructeur de
relativement petite taille et spécialisé comme KTM peut-il
soutenir la concurrence sur un marché dominé par le géant
japonais ?
Tout d'abord, KTM ne produit que des motos extrêmement
performantes, renommées pour être « race ready » (prêtes
pour la course) à leur sortie d'usine.
Les sports mécaniques sont sans conteste la plus rude
épreuve pour l'homme et la machine : ils représentent la
solution la plus rapide pour détecter les points faibles de l'un
ou de l'autre. Dans de nombreuses épreuves sur piste toutterrain, la grille de départ se compose en majorité de motos
KTM. Au fil des ans, la société a remporté plus de 130 titres
mondiaux et est probablement le plus célèbre participant du
Rallye Dakar annuel. La défaillance d'une pièce due à un
défaut de matière ou de conception peut avoir de sérieuses
conséquences non seulement pour le concurrent, mais aussi
pour l'entreprise et sa réputation chèrement gagnée.
Helmut Gröbner est responsable des composants en
plastique chez KTM et dirige une équipe de 10 concepteurs.
« L'équipe de développement de produits travaille dans des
conditions de pression extrêmes, dit-il. Lorsqu'une pièce en
plastique est approuvée pour la production, elle doit être
100% correcte. Nous ne laissons rien au hasard. Nos clients
nous font totalement confiance. »
Chaque nouvelle pièce est d'abord développée sous forme
d'un modèle 3D créé dans le logiciel ProEngineer Wildfire et
Sanz. 058_action 690. KTM 690 Duke EJC Test à Carthagène
Les essais virtuels les plus poussés ne garantiront jamais un
prototype durable. La seule manière de tester la pièce est de
la produire et de la soumettre à d'extrêmes contraintes,
températures, charges, etc. Un prototype doit être aussi
proche que possible de la version finale du produit, tant en
termes de qualités mécaniques que de matériau.
« Le premier projet pour lequel nous avons utilisé
Protomold, le service de moulage par injection rapide
de Proto Labs, était un couvre-silencieux pour
l'échappement, raconte M. Gröbner. Notre budget
d'outillage n'était que de 25 000 à 30 000 Euros et nous
ne pouvions pas courir le risque de démarrer
directement la production avec un nouveau design. »
C'est aussi par la taille de ses budgets de
développement que KTM se distingue des grands
constructeurs comme Honda.
« Les délais étaient également très serrés, mais un de
nos collègues s'est rappelé avoir vu une publicité pour
Proto Labs. Nous avons donc essayé ce service et après
avoir reçu le prototype nous nous sommes aperçus
rapidement, en le testant, que la pièce en plastique que
nous avions créée n'était pas suffisamment durable.
Nous avons finalement décidé de la produire en métal
mais, sans le prototype réalisé avec l'aide de Proto
Labs, nous aurions perdu beaucoup de temps et
d'argent et aurions pu finir avec une pièce de qualité
inférieure sur la moto. »
L'utilisation d'un procédé conventionnel de
prototypage additif pour créer les éprouvettes ne
convenait pas. « Nous avons une imprimante 3D en
interne mais il est certain que les pièces ainsi obtenues
ne nous auraient apporté aucune information utile en
dehors de l'aspect visuel. D'autres procédés de
prototypage tels que la coulée sous vide et l'usinage
d'un bloc de matière plastique solide sont utiles, mais
il aurait fallu beaucoup plus de temps pour nous
renseigner, obtenir un devis et nous faire livrer qu'en
nous adressant à Proto Labs.»
Peu après cette expérience satisfaisante, KTM a eu de
nouveau l'occasion de travailler avec Proto Labs.
« Nous travaillions à optimiser le design d’un
couvercle de boîtier de filtre précédemment fabriqué
en métal, explique M. Gröbner. Nous voulions créer un
couvercle pouvant être ouvert rapidement sans
nécessiter l'utilisation d'un outil, mais restant bien
fermé même avec de fortes vibrations. Nous avions
déjà des idées pour fabriquer cette pièce en plastique
mais disposions de très peu de temps car la production
en série était imminente. Il nous fallait trouver une
solution rapidement.
Heureusement, le service Protomold de Proto Labs est
encore venu à notre aide. Nous avons fabriqué notre
première pièce qui a immédiatement présenté des
problèmes au niveau de l'ajustement et du mécanisme
de fermeture. Après quelques modifications de design,
la seconde pièce était parfaite. En à peine cinq
semaines, nous avions essayé deux versions, finalisé la
conception et reçu 5 000 pièces finies de qualité
production. En effet, Proto Labs avait suffisamment de
matériau en stock, il n'y a donc eu aucun délai. Le
lancement de la production s'est effectué
impeccablement et la solution retenue pour le
couvercle de boîtier de filtre s'est avérée excellente. "
S'il est vrai que les motos KTM sont « race ready », ce
sont aussi très souvent des routières dont les pièces
doivent être conformes aux normes très strictes de la
certification TÜV. « Nous avions créé une nouvelle
poignée passager. La question fondamentale était de
savoir si nous devions utiliser le plastique ou le métal,
et au cas où nous choisirions le plastique la pièce
aurait-elle la robustesse voulue. TÜV, bien sûr,
n'effectue les essais que sur des pièces de production
finies, ce qui a été possible en les faisant fabriquer par
Protomold. Les pièces ont satisfait à ces essais
exigeants et sont maintenant produites en volume. »
C'est quelques mois avant INTERMOT Cologne, l'un
des plus importants salons professionnels consacrés à
la moto, que M. Gröbner et son équipe ont dû relever
un nouveau défi.
« Environ trois mois avant le salon, nous avons
entrepris de créer notre nouvelle idée de rétroviseur
pour la KTM1190 Adventure, avec un an d'avance sur
le calendrier.
Comme tous les passionnés de moto le savent, le
rétroviseur est une pièce de la machine très en
évidence qui se trouve directement dans le champ de
vision du motard. De plus, la KTM Adventure,
modèle emblématique, ne manquerait pas d'attirer
l'attention des clients, des concessionnaires et de la
presse internationale. La nouvelle pièce devait être
parfaite.
« En général, précise M. Gröbner, le processus de
conception, du concept initial jusqu'à la production, y
compris inspection technique, nécessite une année
complète. Dans ce cas particulier, les délais très serrés
n'ont été respectés que grâce à Protomold. Les pièces
que nous avions créées et reçues ont été inspectées et
acceptées par TÜV avant d'être montées sur la moto à
INTERMOT. Seuls quelques visiteurs du stand,
extrêmement observateurs, ont remarqué que les
rétroviseurs de la moto exposée et ceux de l'affiche
promotionnelle étaient différents. Incroyable mais vrai,
nous avions réussi à redessiner et à fabriquer la
nouvelle pièce plus vite que l'imprimeur n'avait pu
produire l’illustration mise à jour. »