Réduire les coûts d'outillage dans le secteur des composants automobiles : –96 % grâce à l'impression 3D. Le cas Schaeffler
En fabriquant en interne ses équipements de production grâce à l'impression 3D industrielle SLS et FDM fournie par 3DZ, Schaeffler réduit considérablement ses coûts d'outillage et améliore l'efficacité de ses lignes de production.
L'entreprise: Schaeffler Water Pump Bearing Italia
Le groupe Schaeffler développe et fabrique des composants de précision à haute technologie, principalement des roulements et des systèmes de transmission destinés à l’industrie (machines, métallurgie, automatisation) et au secteur automobile (moteurs, transmissions, châssis pour véhicules à combustion, hybrides, électriques et à hydrogène), ainsi que des solutions pour les énergies renouvelables, contribuant ainsi à rendre la mobilité plus efficace et plus durable.
La division Schaeffler Water Pump Bearing Italia produit environ 20 millions de roulements de pompe à eau par an, couvrant un tiers de la demande mondiale du secteur, dans un environnement de production hautement automatisé et à grands volumes.
Comment fabriquer des composants pour la mobilité électrique toujours plus innovants, plus rapidement et à moindre coût ?
Dans le contexte d’une profonde transformation qui touche le secteur automobile, notamment en ce qui concerne les systèmes de refroidissement des moteurs et la transition vers la mobilité électrique, Schaeffler doit développer des composants de plus en plus innovants pour la mobilité, tout en réduisant les délais et les coûts d’industrialisation.
En effet, parallèlement aux roulements de pompe à eau traditionnels, la demande en composants destinés aux véhicules électriques et hybrides ne cesse de croître, ce qui nécessite des solutions techniques plus complexes et plus flexibles.
Dans cette optique, Schaeffler a développé un nouveau composant pour pompe à eau, capable de fonctionner aussi bien en mode traditionnel, c’est-à-dire entraîné par une courroie de transmission, qu’en mode électrique, indépendamment du fonctionnement du moteur thermique, contribuant ainsi de manière significative à la réduction des émissions de CO₂.
Pour répondre à des besoins tels que :
• une plus grande flexibilité interne des processus de production
• la réduction des délais de validation des nouveaux composants
• la maîtrise des coûts des outillages de production
• l’optimisation des géométries et des solutions techniques
en 2019, l’entreprise s’est lancée dans la fabrication additive, d’abord en recourant à des services externes, puis en acquérant une petite imprimante à filament.
Un écosystème de technologies additives proposé par 3DZ
Technologie SLS à poudre de Formlabs, avec l’imprimante 3D Fuse 1+ 30W et la poudre Nylon PA12 pour:
- la production de géométries complexes
- l’intégration de fonctions
- la réduction du nombre de composants
Tecnologie à filament CFR de Markforged, avec l’imprimante 3D Mark Two et le filament Onyx renforcé de fibres de carbone continues, qui garantit :
- une résistance mécanique élevée
- le remplacement des outillages métalliques
- des coûts nettement inférieurs.
Aujourd’hui, l’entreprise a mis en place un espace dédié à la fabrication additive, intégrant l’impression 3D dans ses processus industriels quotidiens.
“Avec 3DZ, nous avons trouvé un partenaire professionnel, capable de nous accompagner dans le choix des technologies, puis dans l'optimisation de la production.”
Les avantages obtenus
Grâce à l’adoption intégrée des technologies additives, Schaeffler a enregistré des avantages industriels mesurables :
- Réduction drastique des coûts d’outillage, en passant de composants métalliques coûteux à des versions additives ne coûtant que quelques euros, avec des coûts réduits jusqu’à 96 % et des délais d’approvisionnement considérablement raccourcis
- Optimisation des géométries, avec des solutions sur mesure plus efficaces pour la production, comme par exemple l’élimination des blocages ou l’intégration de capteurs.
- Réduction du nombre de composants dans les sous-ensembles grâce à la liberté de conception offerte par l’impression 3D.
- Expérimentation rapide de nouvelles variantes et idées de conception, favorisant ainsi l’innovation.
- Meilleure réactivité face aux besoins de production et aux changements de ligne et de format, sans dépendre de fournisseurs externes.
Du point de vue des opérations, le principal avantage réside dans le passage d’outillages rigides et coûteux à des solutions itératives, adaptables et conçues en fonction de la production réelle.
Applications concrètes développées à l'aide des technologies 3DZ
Plus précisément, l’impression 3D est utilisée pour :
- Les équipements de montage et de positionnement (par exemple, les outils d’insertion de billes).
- Les ensembles fonctionnels de processus (par exemple, les ensembles de dosage dotés de canaux optimisés).
- Les buses et les composants au service de la production (par exemple, le graissage des cages à rouleaux).
Il ne s’agit donc pas de prototypes ou de gabarits temporaires, mais de composants opérationnels intégrés de manière permanente dans les lignes de production, conçus pour fonctionner dans des conditions industrielles réelles.
Équipement « Zunge » pour l'insertion de billes
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AVANT
METHODE TRADITIONNELLE
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APRÈS
IMPRESSION 3D CFR
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| Acier tempré | Onyx + fibre continue de carbone | |
| 175 € | 7 € |
-96%
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| Risque de rupture pendant la configuration | Un cycle de vie plus court, mais globalement plus compétitif | ✔ |
Groupe doseur à billes
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AVANT
METHODE TRADITIONNELLE
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APRÈS
IMPRESSION 3D SLS
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| 12 composants | Numéro composants reduit | ✔ |
| Guide présentant des problèmes de grippage | Canal optimisé et bloquage eliminé | ✔ |
| Lecture instable du capteur de comptage des billes | Capteur integré | ✔ |
Buse de graissage pour cages à rouleaux
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AVANT
METHODE TRADITIONNELLE
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APRÈS
IMPRESSION 3D SLS
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| Matériau: POM | Matériau: PA12 | |
| 270 € | 14 € |
-94,8%
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| 12 grains M3 | 0 grains M3 – composants |
✔ |
| Perçages complexes avec un rapport L/D > 30 | Trous optimisés et ovalisés pour + qualité de lubrification |
✔ |
| Revêtement intérieur en acier pour + résistance à l’usure |
✔ |
“L'impression 3D nous a permis de remplacer des équipements métalliques tout en réduisant leurs coûts, d'améliorer leur géométrie afin de les optimiser pour la production, d'expérimenter de nouvelles solutions à faible coût et d'être plus réactifs face aux besoins de production.”
Le rôle de 3DZ
3DZ a été un partenaire technologique à 360° :
• Conseil initial pour identifier les technologies additives les mieux adaptées
• Fourniture d’imprimantes 3D professionnelles Formlabs et Markforged
• Assistance technique certifiée lors de l’installation et de la mise en service
• Formation du personnel interne
• Accompagnement continu pour optimiser les processus, les matériaux et les paramètres d’impression.
Cette collaboration a permis à Schaeffler d’intégrer l’impression 3D non pas comme une activité accessoire, mais comme un élément structurel et économique de son processus industriel.
La fabrication additive a transformé la manière dont Schaeffler conçoit et fabrique les équipements destinés à ses lignes de production. Grâce aux solutions fournies par 3DZ, l’entreprise a réalisé une réduction des coûts pouvant atteindre 96 % sur certains composants, tout en améliorant la qualité, la flexibilité et la rapidité d’exécution. Cette collaboration démontre que l’impression 3D, lorsqu’elle est intégrée de manière stratégique, constitue un levier concret pour améliorer la compétitivité et l’innovation dans les processus industriels.
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