La nouvelle BAC Mono homologuée route dépasse les bornes grâce à la conception générative

Comment faire facilement gagner de la vitesse à une voiture ? Réduire son poids de moitié. Démonstration avec la nouvelle BAC Mono ultralégère.

La BAC Mono est une super-sportive épurée et homologuée pour la route qui pèse un petit 570 kilogrammes, soit moitié moins qu’une Toyota Corolla. Pourvue d’un châssis ultra léger en fibre de carbone, son habitacle ne comprend qu’un seul siège.

Le tout dernier modèle de la voiture dévoilé à la BAC Innovation Center de Liverpool, en Angleterre, pèse au total 4,8 kilogrammes en moins grâce à des roues conçues de manière générative à l’aide d’un logiciel qui optimise au maximum le rapport entre résistance et poids. Cette perte de poids supplémentaire pourrait déclencher une révolution dans la conception et l’industrie automobile dans la mesure où elle bouleverse considérablement les performances et l’apparence des voitures.

Pensée et construite par la Briggs Automotive Company (BAC) établie à Liverpool, la BAC Mono est une voiture de course allégée qui peut par ailleurs circuler en ville conformément aux législations en matière de sécurité et de protection des piétons. Son moteur de 2,3 litres turbocompressé à 4 cylindres a une puissance de 332 chevaux. Pas encore impressionné ? Le châssis souple de la voiture permet une accélération de 0 à 100 km/h en seulement 2,6 secondes avec une vitesse maximale avoisinant les 270 km/h. Les commentaires des essayeurs automobiles au sujet de l’accélération et de la reprise éclairs de la BAC Mono sont dithyrambiques : sa souplesse et sa maniabilité rappellent l’expérience du karting.

Une BAC Mono coûte environ 230 000 €. Ian Briggs, cofondateur avec son frère Neill Briggs et directeur de la conception chez BAC, nous explique : « En raison du prix élevé et du volume réduit, nous sommes l’un des premiers à pouvoir absorber les coûts des éléments les plus onéreux ».

Cela implique de nouvelles méthodes de fabrication, en l’occurrence l’impression 3D. Environ 40 pièces de la dernière BAC Mono sont imprimées en 3D, comme les phares, les rétroviseurs extérieurs et les boîtiers de feux arrière, et de nombreux éléments de la carrosserie sont fabriqués à partir de fibre de carbone enrichie en graphène, connue pour sa légèreté, sa résistance et sa durabilité thermique.

Plus important encore, dans un souci de légèreté lors de la production des roues, BAC a utilisé la conception générative grâce au logiciel Fusion 360 d’Autodesk. La conception générative s’appuie sur l’apprentissage automatique et le cloud computing pour concevoir des objets par algorithme. Les produits finaux peuvent offrir des rapports résistance/poids inespérés.

En ce qui concerne les roues de la BAC Mono, les concepteurs ont renseigné en amont les contraintes de performance requises, à savoir le poids que les roues doivent supporter, ainsi que le matériau utilisé, soit l’aluminium, et enfin la méthode de fabrication, c’est-à-dire le fraisage CNC 5 axes qui permet de réduire les coûts. À partir de ces données, le logiciel génère des options itératives presque infinies pour les concepteurs, ce qui leur donne accès à un plus large éventail de solutions et les aide à trouver le résultat optimal.

Néanmoins, la dimension esthétique représentait également une contrainte importante pour BAC qui souhaitait lui donner une allure légère tout en restant au plus près de leur identité de marque. Autrement dit, les contraintes étaient telles que la répartition du matériau pendant la phase de conception était particulièrement restreinte par souci d’esthétique et de respect de l’identité de BAC.

L’impression 3D et la conception générative facilitent toutes deux la personnalisation, une valeur essentielle pour un petit constructeur automobile spécialisé dans des produits sur mesure. « En tant que petite entreprise, nous préférons économiser l’investissement dans un outil qui produira des milliers de composants pour un autre fabricant alors que nous ne fabriquons que 30, 40, voire 50 composants par an, affirme Ian Briggs. Cette porte s’ouvre plus facilement pour nous que pour de grands constructeurs. L’impression 3D nous permet d’en fabriquer une seule. Les sièges sont moulés spécialement pour le client. Le volant s’adapte au client, tout comme les pédales : tout est unique. Vous pouvez, si vous le voulez, mettre son nom et ses initiales sur les composants. Nos clients achètent une voiture haut de gamme spéciale et unique. Avec la conception générative, ils s’attendent vraiment à une technologie de pointe. »

La conception générative et l’impression 3D se renforcent mutuellement, même si cette boucle de rétroaction pousse la confection dans des retranchements peu pratiques. Au sens figuré, les produits de conception générative sont comme la chair et le tendon ; toute géométrie orthogonale présumée s’est volatilisée. « Si on laisse libre cours à la conception générative et qu’on ne lui impose aucune limite, on se retrouve avec des structures qui ne peuvent être imprimées qu’en 3D, ajoute Ian Briggs. À mesure que les prix baisseront, je m’attends à ce que la conception générative soit plus largement adoptée, de même que les types de solutions qui vont avec. »

La fabrication des nouvelles roues Mono était comme une petite production en série, impliquant ainsi les avantages financiers des processus plus établis. Par conséquent, BAC a imposé des contraintes au processus de conception générative pour éluder les dépenses de fabrication des roues imprimées en 3D qui pouvaient s’élever à des dizaines de milliers d’euros pour un seul train. En lieu et place, l’entreprise a défini des paramètres pour qu’une fraiseuse CNC à 5 axes puisse fabriquer chaque roue, ce qui offre toujours des possibilités plus formelles que les versions précédentes des roues de la BAC Mono, réalisées avec des machines à 3 axes. Les nouvelles roues sont 35 % plus légères que les roues standard, affichant à peine 2,2 kilogrammes chacune sur la balance.

Les nouvelles roues rétrécissent et réduisent à la fois les rayons et le point d’ancrage, allongeant et lissant l’ensemble des rayons pentagonaux en un mélange homogène de géométries rectilignes et curvilignes. Le coupleur circulaire qui se connecte à l’arbre d’essieu dispose d’orifices supplémentaires, créant une texture en nid d’abeille légèrement biomorphe.

Tandis que d’autres constructeurs automobiles ont expérimenté avec la conception générative et l’optimisation topologique des roues, la BAC Mono est en adéquation esthétique parfaite avec le langage de conception biomorphique. Proche du sol, elle possède le profil d’un requin-marteau ou d’une raie – son châssis sculpté et fluide laisse place à des composants mécaniques plus exposés vers l’arrière de la voiture. La logique ligamentaire de la conception générative cadre mieux ici que sur une berline familiale ou sur un VUS/VUM.

Les roues de la BAC Mono n’ont pas encore la fluidité dynamique des exemples les plus audacieux de la technologie, mais plus la conception des roues fusionnera vers des modèles de fibres biologiques ultras efficaces, plus la trajectoire sera claire. Une fois que la conception générative sera omniprésente dans les salles d’exposition et les voies de covoiturage, la masse réduite et l’économie de matériaux qu’elle dévoilera au grand jour permettront d’augmenter le rendement énergétique, d’atténuer l’impact des voitures sur les émissions de carbone et de minimiser le changement climatique.

C’est la direction que souhaite prendre BAC. La conception générative porte ses plus grands espoirs dans les composants métalliques des voitures, et BAC considère que les systèmes de suspension et les éléments de châssis constituent les prochaines étapes vers des voitures en métal biotique. « Les roues constituent la première phase d’une approche en trois ou quatre phases pour la conception générative de nos futurs produits » affirme Neill Briggs, cofondateur de BAC et directeur du développement de produits.

« Sur la voiture, nous avons 400 pièces qui sont usinées à partir d’aluminium solide sur une fraiseuse à 3 ou 5 axes. Chacun de ces composants pourrait entrer dans la conception générative et avec un poids réduit, le tout pour un coût sans doute très modeste, conclut-il. Le fraisage s’effectue déjà, donc dans la logique, il faudrait les fraiser un peu plus longtemps à l’aide de la conception générative pour commencer à réduire leurs poids. Si on peut optimiser la conception et continuer de réduire le poids tout en gardant le même processus qu’avant, on a tout à y gagner en termes de prix et de poids. Cela semble tout à fait réalisable aujourd’hui. »