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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Conclusion3. Quelles sont les évolutions futures ?
Comme l’a montré le paragraphe 2, l’utilisation des matériaux composites dans l’automobile a acquis des positions incontournables dans plusieurs domaines d’application où un retour aux matériaux métalliques semble très peu probable (habillage intérieur, accessoires extérieurs, certaines fonctions mécaniques sous châssis et sous moteur).
Par contre, pour les pièces de carrosserie et de structure, il existe encore un fort potentiel de croissance et ce d’autant plus que les obligations futures en termes d’allégement, de flexibilité et de modularité des investissements de production en relation avec la diminution prévisible de la taille des séries deviendront de plus en plus contraignantes.
De nouvelles applications structurelles comme celles mentionnées à la fin du § 2.5 devraient apparaître prochainement sur de futurs véhicules. Elles sont en cours d’étude chez la plupart des constructeurs européens et américains.
Des expériences sont également en cours concernant la réalisation de l’ensemble de la structure du véhicule par l’assemblage de quelques pièces composites (4 à 6 panneaux), teintées dans la masse ou non, comme par exemple le véhicule Tulip de PSA (technologie RTM/polyester + verre avec noyau en mousse PUR rigide), le Composite Concept Vehicle de Chrysler (composite thermoplastique injecté type PET teinté dans la masse) ou le Prototype Composite Minivan de Ford (bloc avant en aluminium, 5 pièces de structure en RTM + noyau de mousse PUR rigide, panneaux de carrosserie en SMC ; l’ensemble étant assemblé...
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