Le polyamide et la protection des piétons

Suivant les traces de l’Opel Corsa et de l’Opel Insignia, l’Opel Astra s’est dotée quelques mois plus tard d’un renfort de pare-choc avant en matière plastique Ultramid CR de BASF. Et la nouvelle version du monospace Opel Meriva, elle-même lancée au Salon de l’Automobile de Genève en mars 2010, adopte à son tour un renfort de pare-choc en Ultramid. Ce composant est conçu pour satisfaire à la toute dernière législation sur la protection des piétons et exige à ce titre des matériaux extrêmement performants. Le polyamide a été spécialement optimisé pour son comportement au crash et a déjà fait ses preuves sur d’autres pièces automobiles. 

Si, en 2006,  le renfort de pare-choc de l’Opel Corsa était une nouveauté en matière de protection des piétons, les ingénieurs chargés du développement de l’Opel Insignia ont pu s’inspirer de cette expérience antérieure pour dessiner un composant particulièrement mince et léger, capable de s’ajuster à l’espace disponible. Ils sont parvenus à prendre en compte simultanément la forme et la fonction pour chaque application. Étant donné les concepts stylistiques totalement différents des Opel Astra et Meriva, d’une part, et Insignia, d’autre part, chacun de ces modèles possède des lignes avant différentes. Par conséquent, aucune des quatre pièces ne ressemble à l’autre.

BASF a mis au point toutes les versions du renfort de pare-choc par informatique, en s’aidant de son programme de simulation ULTRASI. Entretemps, l’évolution constante des possibilités de cet outil a permis de combiner et d’automatiser des données exactes sur les caractéristiques spécifiques d’un composant donné, à l’aide de méthodes d’optimisation numérique. Inaugurée pour l’Opel Insignia, la technologie dite de morphing, c’est-à-dire l’optimisation de la forme en phase de calcul, est devenue la norme du logiciel BASF pour de telles pièces. Sa capacité de prédiction nettement plus précise évite la plupart du temps d’avoir à construire des prototypes multiples et coûteux. De nos jours, il serait difficile de se passer de tels outils informatiques pour concevoir des composants en matière plastique aux caractéristiques exigeantes.

Une comparaison effectuée avec un renfort de pare-choc en polypropylène modifié choc (PP) provenant d’un autre constructeur automobile a montré que le renfort en Ultramid B3WG6 CR de l’Opel Insignia est environ 50 % plus léger que la version en PP (1 kg contre 1,6 kg) et 50 % plus étroit au point le plus large. Des études complémentaires menées sur les deux pièces montrent que le renfort Opel présente une rigidité et une absorption d’énergie près de trois fois supérieure. Compte-tenu du prix du matériau, un renfort en Ultramid CR offre donc à l’utilisateur final un gain de poids d’environ 66 %, pour un coût et une absorption d’énergie équivalents. Une qualité importante, en particulier lorsque la place est comptée et les critères de poids très stricts.

Un système innovant d’absorption d’énergie primé par la SPE

Déjà, il y a quelques mois, parmi les systèmes automobiles en matière plastique qui ont reçu un prix « Society of Plastics Engineers » (SPE) Division Automobile 2009, la catégorie « Compartiment Motopropulseur » comptait une solution innovante pour laquelle BASF a non seulement fourni la résine Ultramid, mais également apporté des méthodes complexes de développement.

Pour le moteur 6 cylindres diesel 3 l de la BMW Série 7, Montaplast et BASF ont développé conjointement un cache-style actif avec filtre à air intégré, occupant ainsi la 2ème place sur le podium dans la catégorie « Compartiment Motopropulseur« . Grâce à l’analyse modale assistée par ordinateur, à l’optimisation empirique de géométrie et à l’analyse dynamique de composant menée chez BASF, ainsi qu’à un système innovant d’absorption d’énergie de Montaplast, il a été possible de remplir le cahier des charges exigé pour cet organe. Les grandes pièces en thermoplastique sont fabriquées en Ultramid B3WGM24 HP, un matériau résistant et stable dimensionnellement qui possède, de plus, de bonnes caractéristiques d’amortissement acoustique et offre une telle qualité de surface que le cache-style pourrait passer pour un objet design.

Le système d’absorption d’énergie pour la protection des piétons en cas de choc se compose de deux parties : les deux coques télescopiques du corps en Ultramid sont élastiques mais suffisamment rigides pour pousser, en cas de collision frontale, plusieurs éléments coniques dans des bagues de géométrie spéciale en Elastollan (TPU – polyuréthane thermoplastique, Elastogran). Dans ce cas, le TPU ne joue pas uniquement le rôle de matériau jointif mais également d’absorbeur d’énergie intégré  Si l’énergie dégagée par la collision dépasse un certain seuil, le molleton inférieur du filtre à air s’écrase, et joue le rôle ainsi d’amortisseur supplémentaire. On obtient donc un système d’absorption graduée d’énergie qui, comparé aux caches-style dits « actifs », offre des avantages considérables en terme de coût, intègre plusieurs fonctions, présente un bel aspect et se monte facilement sans outils, par simple encliquetage. Montaplast fabrique cette pièce inédite et son filtre à air intégré par la technique de moulage par injection bi-composant (Ultramid et Elastollan).

Par Marc Chabreuil