Première impression

Les pistons sont parmi les composants les plus sollicités sur un moteur. Porsche innove avec les premiers exemplaires imprimés en 3D, des pièces destinées au moteur hautes performances de la plus fougueuse des 911. 

Illustration : Design Hoch Drei


La barre a été placée très haut : pour ses premiers pistons fabriqués par impression 3D, Porsche a choisi d’équiper le moteur biturbo six cylindres de 515 kW (700 ch) de la Porsche 911 GT2 RS. Si les pièces imprimées sont capables de résister à la plus puissante voiture de sport GT jamais construite, elles pourront convenir à n’importe quel autre moteur. 

L’avantage majeur de l’impression 3D réside dans la grande liberté de conception offerte par rapport aux technologies de forgeage ou de moulage. Elle permet de réaliser des pièces de géométrie complexe sans avoir à fabriquer au préalable des outils ou des moules. L’imprimante 3D est directement alimentée avec les données de conception. Les limites imposées par les machines-outils disparaissent. Un canal de refroidissement fermé a ainsi pu être intégré dans la base des pistons imprimés en 3D, une opération irréalisable avec des procédés de fabrication par enlèvement de matière. Ce canal en filigrane réduit de 20 °C la charge thermique imposée aux segments de piston. Les pistons imprimés sont plus rigides et 10 % plus légers que les composants produits de manière traditionnelle. Grâce à eux, le régime moteur a pu être augmenté, et la combustion optimisée. Résultat : jusqu’à 30 chevaux supplémentaires et un rendement amélioré. 

Le procédé utilisé pour la fabrication des pistons est appelé fusion au laser sur lit de poudre (Laser Metal Fusion). Les pièces sont créées couche par couche à partir d’un lit de poudre, constitué d’un alliage d’aluminium spécial. Dans l’enceinte de traitement, l’applicateur récupère de la poudre dans un réservoir de stockage et la répartit sur un cylindre de construction. L’excédent de poudre est évacué vers un bac de trop-plein. Un faisceau laser chauffe ensuite la surface de la poudre en fonction du contour de la pièce, la fusionne en une couche métallique solide et la lie aux couches inférieures. Le cylindre de construction descend alors d’un cran et l’applicateur dépose une nouvelle couche de poudre. C’est ainsi que les pistons sont fabriqués, couche après couche. 

Lors du contrôle qualité, les pistons imprimés en 3D ont subi avec succès un test d’endurance de 200 heures sur le banc d’essai des moteurs. Cette étape majeure a été réalisée en étroite collaboration avec Mahle et Trumpf, partenaires de Porsche. Le contrôle final a été assuré avec l’entreprise d’optique Zeiss. 

Porsche utilise depuis longtemps des procédés de fabrication additive, notamment pour la réalisation en impression 3D des sièges-baquets intégraux des dernières Porsche 911 et 718 ou la fabrication à l’identique de pièces de rechange pour ses modèles Classic ou ses voitures de course.

Heike Hientzsch
Heike Hientzsch

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