Vitrage, l'automobile lui en demande toujours plus

ENQUêTE  Sa taille ne cesse de grandir, ses formes deviennent plus complexes, et il intègre de nouvelles propriétés au service de la protection et du bien-être. Un défi pour les producteurs de verre.

Fini le temps où tout ce que l'on demandait à un pare-brise était d'être transparent. Aujourd'hui, les vitrages pour l'automobile protègent contre la chaleur et le bruit, ils peuvent être chauffants, hydrophobes, inclure des antennes, s'obscurcir à volonté, servir d'écran d'affichage, etc. Visibilité et luminosité obligent, leur taille ne cesse d'augmenter : de la Peugeot 304 à la 307 SW, la surface de verre est passée de 2,3 à 5,3 mètres carrés. Les formes des vitres, notamment des pare-brise, sont aussi de plus en plus complexes.

Face au phénomène, des producteurs de vitrages comme Saint-Gobain, Pilkington ou AGC Automotive (groupe Asahi) font un vaste effort d'innovation et tentent de répondre aux demandes des consommateurs en termes de sécurité et de confort, mais aussi aux exigences des constructeurs. Au point d'accepter parfois des marchés aux limites de ce qu'ils savent faire... Notamment en France, où les constructeurs d'automobiles misent sur le style pour se différencier. « Si les attentes des consommateurs se traduisent en termes de fonctions, la demande des constructeurs porte en priorité sur la forme des vitrages », souligne Javier Gimeno, directeur du marketing de Saint-Gobain Sekurit.

Bombés, de plus en plus panoramiques, fortement inclinés, les pare-brise cumulent les difficultés. « La courbure des pare-brise est en constante augmentation depuis des années. On est passé d'une flèche de 10 millimètres à une flèche qui peut atteindre 40 millimètres », explique Thierry Menu, programme manager chez Pilkington Automotive France. La difficulté est de réaliser le « bombage » dans deux directions : « Nous devons accroître le bombage horizontal, notamment pour la production de pare-brise panoramiques, tout en conservant une flèche verticale importante, qui assure la continuité entre le pare-brise et le toit », souligne Cédric de Kerchove, directeur du marketing de AGC Automotive Europe (ex-Splintex). Et la tendance ne faiblit pas : la Peugeot 807 ou la Citroën C3 étaient récemment au summum de la complexité en terme de vitrage. Mais de futurs modèles, comme la C4 de PSA (dont la sortie est prévue en 2005), iront encore plus loin.

Discrets sur leurs procédés de production, les verriers reconnaissent qu'ils ont dû les adapter. Ainsi, pour accentuer les formes selon les voeux des constructeurs, les fours de bombage ne se contentent plus de chauffer et de déformer le verre par gravité. Ils font intervenir des presses. Le verrier espagnol Rioglass, une PME de 300 personnes qui achète son verre aux producteurs et livre des vitrages pour des véhicules de petites et moyennes séries, mise à fond sur ce procédé. « Le verre pressé nous permet d'obte-nir des formes plus complexes, mais aussi des tolérances plus serrées, avec des cadences de production deux fois plus rapides », explique Philippe Picquet, directeur commercial de Rioglass.

Avec les verres feuilletés - deux plaques de verre enserrent une feuille de polymère PVB (polyvinyle butyral) obligatoire sur les pare-brise pour des raisons de sécurité -, la mise en forme est encore plus délicate. « La principale difficulté est de concilier formes complexes et qualité optique », indique Javier Gimeno chez Saint-Gobain. Ainsi, c'est la mauvaise qualité optique sur les côtés courbés qui freine le développement des pare-brise panoramiques. Des essais de modèles englobant une partie des vitrages latéraux ont été réalisés pour des monospaces. Mais faute - jusqu'à présent - de qualité suffisante, les constructeurs ont dû renoncer.

Les progrès enregistrés par les outils de simulation numérique, qui limitent les temps de développement et permettent dans certains cas de sauter l'étape du prototype, améliorent la maîtrise de la qualité des verres de formes complexes. Mais ils ne résolvent pas tout. « On sait bien simuler la réalisation des formes, surtout pour le verre trempé, et prévoir les qualités optiques globales. Mais la difficulté est de simuler les éventuelles distorsions optiques locales dans certaines zones du vitrage », explique Thierry Menu, chez le verrier britannique Pilkington. La qualité optique est aussi le point critique d'une autre tendance de style : l'inclinaison croissante du pare-brise. AGC, par exemple, fabrique le pare-brise du coupé Peugeot 407, dont l'angle d'installation est de 22,5 ° (contre 30 ° sur des véhicules plus traditionnels). Comme l'inclinaison amplifie les défauts optiques pour le conducteur, c'est encore une contrainte supplémentaire sur la qualité du vitrage.

A quoi s'ajoute un problème pratique : qu'ils s'étendent sur les côtés ou vers le toit, les pare-brise sont de plus en plus grands. Or, les fours et tout l'outillage, de la découpe du verre plat jusqu'à la finition, n'ont pas été conçus pour des dimensions illimitées. Ce qui peut parfois obliger les verriers à investir dans une nouvelle ligne de production... D'autant que le développement des toits panoramiques en verre (1,7 mètre carré sur la 407 SW, plus de 2 mètres carrés sur la Renault Espace) renforce la demande de vitrages de grandes tailles. Enfin, toujours pour répondre à la demande des constructeurs, qui souhaitent ménager l'esthétique des voitures, tout en réduisant leurs opérations d'assemblage, les verriers intègrent souvent l'antenne dans la lunette arrière, par sérigraphie, voire en utilisant le réseau chauffant.

Le verre feuilleté, réglementation obli-ge, s'est imposé dans les pare-brise. Mais malgré ses avantages en terme de sécurité, et le lobbying des producteurs de verre et de feuilles en plastique intercalaires (Solutia, DuPont, Sekisui, Troplast), les constructeurs et les consommateurs ne l'ont pas encore adopté dans le reste du vitrage (le prix de l'option vitres latérales en verre feuilleté est de l'ordre de 400 à 500 euros).

En revanche, les pare-brise feuilletés intègrent de plus en plus de fonctions, répondant aux besoins de confort et de sécurité des automobilistes. En voiture, deux nuisances sont à combattre : la chaleur et le bruit. Pour améliorer le confort thermique, des vitrages absorbant l'énergie solaire existent de longue date : grâce à l'addition d'ions ferriques, le verre absorbe une partie de l'infrarouge, qui est réémis et éliminé par l'air. Efficace quand le véhicule circule, cette technique ne l'est évidemment plus lorsque la voiture est à l'arrêt en plein soleil... Pour protéger le véhicule de la chaleur, la solution est alors d'ajouter une couche réfléchissante dans le verre feuilleté. Il s'agit en fait d'un multicouche, comprenant des couches d'argent ultraminces, réalisé par dépôt sous vide sur le verre (sur les faces internes du feuilleté), par pulvérisation cathodique. Sur les vitres latérales, l'option « vitrages latéraux feuilletés athermiques » est encore un luxe qui peut coûter 1 500 euros à l'automobiliste. En revanche, les pare-brise « athermiques » tendent à se banaliser. Mais leurs formes toujours plus complexes ne facilitent pas le dépôt des couches réfléchissantes. Plusieurs solutions sont possibles. S'il est possible d'effectuer le dépôt après la mise en forme, AGC Automotive préfère déposer le multicouche sur le verre plat, pour réaliser ensuite le bombage. Saint-Gobain, lui, utilise les deux procédés, mais aussi des intercalaires comportant une couche réfléchissante. « Le dépôt sur le verre plat est plus simple, et ne nécessite pas d'outillage complexe. Mais la difficulté est d'obtenir une couche qui résiste thermiquement et mécaniquement au bombage », explique Cédric de Kerchove, chez AGC Automotive.

D'autres solutions existent pour réduire l'échauffement de l'habitacle. Solutia, le numéro 1 mondial des films intercalaires pour verre feuilleté, propose ainsi un PVB avec des additifs absorbant l'infrarouge. 3M a annoncé récemment un film athermique sans métal. Il s'insère lui aussi dans un verre feuilleté, mais il a l'avantage, étant constitué uniquement de polymères, de ne pas interférer avec le fonctionnement d'antennes intégrées, ni avec le télépéage. Les films 3M équipent par exemple des modèles de haut de gamme comme le 4 x 4 Porsche Cayenne, la BMW série 7 (à l'arrière), mais aussi le Citroën Berlingo.

La réduction du bruit dans l'habitacle est un problème étudié globalement par les constructeurs d'automobiles. Mais le vitrage a son rôle à jouer dans le confort acoustique. Le verre feuilleté standard, grâce à sa feuille intercalaire de PVB, a déjà une efficacité certaine (un affaiblissement de 3 à 5 dB). Mais d'autres technologies permettent de réduire encore le bruit perçu. Solutia a développé un PVB « acoustique » : une formulation différente, qui modifie la consistance du matériau et sa capacité d'absorption des fréquences gênantes. Mais le matériau, plus mou, oblige les verriers à modifier leur fabrication de verre feuilleté. C'est pourquoi la solution développée par Saint-Gobain avec le japonais Sekisui - une couche de PVB acoustique en sandwich dans un PVB standard, semble mieux adaptée. Cette technologie est présente sur plusieurs véhicules (Peugeot 307, Renault Scenic, Honda Accura...). Pilkington a acquis la licence du procédé auprès de Saint- Gobain (qui détient les brevets). AGC utilise un procédé analogue, en achetant un PVB acoustique chez Sekisui.

Toujours à la rubrique « confort » : les vitrages électrochromes, que l'on peut teinter à volonté (à l'arrière du véhicule), sous l'action d'une tension électrique. Saint-Gobain, qui revendique l'exclusivité des vitrages électrochromes bombés, dispose d'une ligne pilote en Allemagne. Il annonce pour fin 2004 ou début 2005 la sortie d'un véhicule de petite série équipé de sa technologie. La demande de sécurité se traduit, elle aussi, par de nouvelles fonctions. Ainsi, les vitrages hydrophobes, qui par temps de pluie éliminent les gouttes d'eau sur les verres et améliorent la visibilité. Le principe : une couche - extérieure cette fois - qui a la propriété de minimiser la surface de contact entre le verre et la goutte d'eau. L'eau est chassée par le flux d'air. Le vitrage « anti-pluie » est encore peu répandu en Europe, mais Saint-Gobain est en train de l'introduire chez Volvo. Le constructeur a décidé d'équiper d'une couche hydrophobe tous les vitrages latéraux feuilletés. Enfin les pare-brise chauffants, pour le dégivrage, existent par exemple chez Audi ou Mercedes. Les premiers essais, avec des filaments de tung-stène « invisibles », n'ont pas été bien reçus par le marché. La nouvelle génération utilise astucieusement la couche métallique des pare-brise athermiques comme résistance chauffante. Seul bémol : le système fonctionne en 42 volts, et en attendant les véhicules équipés de batteries adéquates (dont l'arrivée est chaque année repoussée...), il faut un convertisseur de tension.

Reste le gadget le plus high-tech, celui qui permet à l'automobiliste de se rêver en pilote de chasse : l'affichage « tête haute », qui projette des informations du tableau de bord en avant du pare-brise, évitant ainsi au conducteur de quitter la route des yeux. Après une sortie aux Etats-Unis, la technologie est récemment apparue en Europe sur les BMW série 5 et 6. C'est Siemens VDO qui réalise le système de projection d'images et AGC qui fabrique les pare-brise. Leurs particularités : des tolérances très serrées dans la zone de verre traversée par la projection et une feuille intercalaire d'épaisseur variable, afin de corriger un phénomène de double image.

La multiplication des fonctions intégrées, dans des vitrages aux formes toujours plus complexes, peut placer les verriers - et leurs clients constructeurs - dans des situations difficiles lors du lancement de modèles. Car la complexité a pour effet d'augmenter les temps de fabrication et de pénaliser les rendements. Avec pour conséquence, des capacités de production en retrait, et parfois des livraisons assurées de manière un peu acrobatique... Pour faire face, des producteurs préparent de nouvelles capacités de production, tel Saint-Gobain, qui investit dans la production de pare-brise panoramiques. Mais tous les verriers font porter leurs efforts sur l'amélioration de leurs rendements industriels.