Présentation
Auteur(s)
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Alain GIOCOSA : Ingénieur de l’École nationale supérieure de chimie de Toulouse, Maître ès sciences - Responsable Matériaux polymères et composites, Ingénieur expert, Direction de la Recherche - Renault
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le marché automobile est un marché important pour l’industrie des matériaux. En Europe, 12 millions environ de véhicules, d’une masse moyenne de 1 000 kg sont produits annuellement, soit environ 12 milliards de kg de matériaux.
Si à ses débuts, il y a environ 100 ans, une automobile était constituée principalement de bois et d’acier, aujourd’hui elle rassemble de nombreux matériaux appartenant aux grandes familles suivantes :
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matériaux ferreux : fontes, aciers, tôles (environ 70 % de sa masse) ;
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matériaux non ferreux : aluminium (fonte et tôle), cuivreux, magnésium (environ 5 %) ;
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matériaux minéraux : verre, céramiques (environ 4 %) ;
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matériaux organiques : peintures, adhésifs, textiles, fluides, caoutchoucs, thermoplastiques et thermodurcissables renforcés ou non par des fibres (verre, carbone, aramide, naturelle) ou des charges minérales (environ 20 %).
Les matériaux organiques composites à matrices thermoplastiques ou thermodurcissables renforcées par des fibres, généralement de verre, courtes ou longues ont fait leur apparition dans l’automobile durant les années 60-70. Même s’ils sont aujourd’hui utilisés presque exclusivement pour satisfaire certaines fonctions, leur taux d’utilisation ne dépasse pas 10 à 15 % selon les véhicules.
Cet article propose de montrer :
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l’intérêt d’utiliser des matériaux composites dans la construction d’une automobile du point de vue du constructeur et de son client final et de mettre en évidence les difficultés à surmonter pour accroître leur utilisation ;
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les différents domaines d’utilisation dans l’automobile ; pour chacun d’eux seront examinés l’évolution de la quantité de composites utilisés par rapport à la courbe d’apprentissage, les grandes familles produit/mise en œuvre/mode d’assemblage, les avantages/inconvénients, les attentes particulières et les contraintes ;
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les évolutions prévisibles dans l’avenir et la problématique liée au passage d’un véhicule monomatériau (l’acier représente plus de 70 %) vers un véhicule multimatériau (l’acier devient minoritaire).
Les caractéristiques de ces matériaux ainsi que leur mise en œuvre sont décrites dans d’autres articles du présent volume AM 5.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de avr. 2011 par Nicola PICCIRELLI, Alain GIOCOSA
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Présentation
Quelles sont les évolutions futures ?2. Domaines d’utilisation
Les matériaux composites ont fait leur apparition en grande série dans l’automobile durant les années 60-70 dans des applications à l’intérieur du véhicule. La figure 5 montre la courbe d’expérience de l’introduction des matériaux composites en fonction du temps. Son parcours, des positions acquises (habitacle et accessoires extérieurs) aux phases de développement en cours (pièces de structure), va nous permettre de décrire leurs différents domaines d’utilisation.
2.1 Habitacle
Globalement, l’habitacle (habillage intérieur) d’un véhicule est essentiellement constitué de matériaux polymères et de composites (figure 5) qui à eux seuls représentent environ 50 % de la quantité utilisée sur un véhicule tant en Europe qu’aux États-Unis :
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48 % pour les véhicules nord-américains en 1994 ,
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50 à 60 % (y compris les insonorisants) pour l’ensemble de la gamme actuelle Renault. Les principales applications concernent : la planche de bord et le poste de conduite, les ébénisteries et les habillages de portes, les garnitures de toit, les sièges, la tablette arrière, les tapis de sol et les textiles.
Jusqu’à récemment, les matériaux utilisés possédaient peu de propriétés mécaniques mais devaient avant tout satisfaire des exigences d’aspect et de tenue à l’ensoleillement, à la rayure et posséder de bonnes propriétés insonorisantes.
Les principaux matériaux utilisés ont été des ABS, des PVC, des mousses PUR thermoplastiques chargées ou non de fibres de verre.
Les techniques de mise en œuvre concernent essentiellement l’injection et le thermoformage, associé à la réalisation de « pièces sandwich » comprenant du carton, du bois et des fibres de verre.
Les développements récents montrent une utilisation de plus en plus marquée de thermoplastiques et de caoutchoucs thermoplas-tiques polyoléfiniques à base de polypropylène et de fibres d’ori-gines naturelles tels le lin ou le chanvre afin de diminuer les coûts, la masse et faciliter le recyclage.
Les techniques de mise en œuvre évoluent vers des procédés permettant la réalisation de pièces multimatériaux en une seule opération, tels que le procédé...
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