Comment la fabrication sur mesure a accéléré la production de moteurs hybrides destinés à l’industrie marine

Nous concevons des moteurs hybrides pour l’industrie marine depuis 2003

C’est en 2003, donc bien avant que cela ne devienne un sujet brûlant, que Graeme Hawksley, ancien marin, démarra la construction de son premier moteur hybride pour l’industrie marine. L’idée lui vint un jour, suite à la discussion qu’il eut avec un collègue à propos des possibilités offertes par les moteurs hybrides dans le cadre de l’industrie marine. Il lui sembla déceler là un réel potentiel et décida de se lancer.

Après quelque temps, il exposa l’idée au Département de Commerce et d’Industrie du Royaume-Uni (Department of Trade and Industry, ou DTI)  qui lui accorda une partie des subsides nécessaires à la réalisation de son projet innovant de système marin hybride. Après 4 ans de développement, son équipe et lui se lancèrent dans une nouvelle levée de fonds afin de financer une opération de production sur une échelle encore réduite. C’est ainsi que l’entreprise locale Hybrid Marine a finalement vu le jour.

La firme produit aujourd’hui plusieurs types de moteurs hybrides marins, dont le principe est similaire à celui utilisé dans les voitures hybrides : le mariage de la combustion interne avec la locomotion électrique, grâce à des moteurs spécifiques et des batteries rechargeables. L’adaptation de ce genre de système au domaine marin est un sujet qui fait fureur à l’heure actuelle, ce qui a entraîné une hausse substantielle des volumes de production de la PME, en passe d’entrer dans la cour des grands.

Au cours de ces 18 dernières années, Graeme et son équipe ont acquis une expérience conséquente dans la construction de moteurs hybrides. Par exemple, le mécanisme d’embrayage (symbolisé par « I » dans la figure 1), qu’ils ont tout juste fini de produire grâce aux services de fabrication industrielle de Xometry, en est à la révision 10.2, ce qui donne une idée du nombre d’itérations de conception par lesquelles il a dû passer.

Des moteurs hybrides pour toutes sortes de bateaux

Aujourd’hui, Hybrid Marine fabrique des moteurs (aussi bien des modèles de série que des commandes personnalisées) pour toute une variété de bateaux aussi différents les uns que les autres : péniches, navires commerciaux et hauturiers, voiliers et catamarans.

Ils peuvent aussi se vanter d’avoir vu leurs moteurs prendre part à plusieurs projets hors du commun. On citera notamment : un cinéma flottant parcourant les canaux de Londres en 90 minutes et qui se doit d’être particulièrement silencieux pour ne pas gêner l’audition des spectateurs, ou le Piano Boat, un petit auditorium installé sur un bateau par un pianiste professionnel afin de donner un concert flottant. Dans les deux cas, les moteurs Hybrid Marine se sont avérés être parfaitement adaptés grâce à leur mode électrique permettant un fonctionnement silencieux.

Les systèmes Hybrid Marine sont généralement basés sur des moteurs diésel de 20 à 150 chevaux, couplés à des moteurs électriques capables de développer un puissance allant jusqu’à 20 kWh par axe. Leur plus gros projet était une péniche de 38 mètres de long et pesant une centaine de tonnes, ce qui nécessitait un système hybride particulièrement puissant.

Des mécanismes hybrides complexes

D’après les dires de Hawksley, du fait de la complexité inhérente des moteurs hybrides, leur construction représente un énorme défi technique. Afin de mener leurs projets à bien, lui et son équipe ont dû acquérir des connaissances approfondies non seulement dans le fonctionnement des moteurs diésel, mais aussi en mécanique, en électronique (y compris en systèmes de contrôle), matériel et logiciel. Leurs moteurs sont capables d’opérer selon six modes distincts :

1. Conduite standard au diésel
2. Conduite électrique
3. Conduite au diésel avec turbo électrique en parallèle
4. Conduite avec chargement de l’axe pour la génération électrique
5. Génération de puissance autonome (le moteur tourne mais sans jouer sur l’arbre de propulsion)
6. Génération électrique à partir d’un propulseur rotatif lors de la navigation en roue libre

Des batteries pour alimenter les moteurs hybrides

En plus de la génération de puissance évoquée dans les modes 4, 5 et 6, les batteries de 48V utilisées pour alimenter les moteurs électriques peuvent également être rechargées grâce à un raccordement standard sur le secteur, voire par des générateurs embarqués, qu’ils soient éoliens ou solaires. Quand la batterie est pleine, certains de ces moteurs peuvent opérer toute la journée en navigation lente.

S’approvisionner en composants mécaniques via Xometry a été un sacré coup de pouce pour les affaires

En plus des composants électriques, comme les circuits imprimés, les moteurs hybrides demandent beaucoup de composants mécaniques devant être fabriqués sur mesure. Leur complexité varie de la simple équerre à l’arbre pour les systèmes d’embrayages, dont la dernière itération conçue par Hybrid Marine se compose d’une douzaine de parties différentes, fabriquées dans des matériaux divers (comme l’acier inoxydable ou le delrin).

Hawksley a eu recours aux services de fabrication à la demande de Xometry pour produire ces pièces usinées en CNC ou réalisées en tôlerie. Pour lui, le fait de pouvoir se rendre directement en ligne, muni seulement d’un fichier step, et de pouvoir obtenir dans l’instant un prix et un délai constitue le point fort des services offerts par Xometry, et a été un véritable coup de pouce pour son affaire. Comparé au modèle traditionnel dans lequel il faut d’abord soumettre son projet à trois fournisseurs différents, avec un nombre conséquent d’allers retours, avant de s’entendre dire quelque chose comme : « Ça peut être tant, mais ça peut aussi ne pas l’être », « L’avantage avec Xometry, nous confie Hawksley, c’est que l’on peut complètement s’affranchir de ça ».

Un processus de conception accéléré

Il apprécie aussi les contenus technologiques offerts par Xometry, notamment les astuces relatives à la conception des pièces mécaniques et à la réduction de leurs coûts. Au sein de son entreprise, ces ressources sont très employées lorsqu’ils construisent leurs pièces, et ils peuvent constater immédiatement à quel point les recommandations qu’elles contiennent influent sur le prix. Autant de pratiques qu’ils ont incorporées dans la conception d’une nouvelle version de leur arbre d’embrayage, sorti tout récemment, ce qui leur a permis d’accélérer considérablement leur processus.

En effet, avant leur collaboration avec Xometry, la phase de conception aurait pu durer jusqu’à 6 mois, avant de s’apercevoir que le coût de ce qu’ils prévoyaient de fabriquer était bien trop élevé. Avec l’aide de Xometry, il leur est désormais possible de passer de la conception au prototypage en seulement 3 à 4 semaines. Une vraie révolution.

À l’heure actuelle, Hybrid Marine utilise l’usinage CNC, la tôlerie et le moulage sous vide pour fabriquer leurs composants sur mesure. Cependant, ils observent également avec attention les derniers développements en matière d’impression 3D métal, une technologie de plus en plus populaire dans le domaine de la fabrication industrielle personnalisée.

Pour plus d’informations

Site internet de l’entreprise Hybrid Marine : https://hybridmarineinternational.co.uk/

E-mail : info@hybridmarine.co.uk