Le plastique n'allège pas encore l'auto

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Ils sont partout, ou presque. Dans l’habitacle, la carrosserie ou dissimulés sous le capot. Les polymères représentent un enjeu de taille pour les constructeurs et les équipementiers automobiles. Chez Renault, après avoir longtemps travaillé sur leur vieillissement au soleil, c’est désormais la résistance à la rayure et les surfaces antibactériennes qui monopolisent l’attention. « Nous sommes mobilisés pour rendre nos véhicules encore plus propres et plus sains le plus longtemps possible, quel que soit l’usage », affirme Gérard Liraut, expert leader polymères pour la marque au losange. Outre leurs performances techniques – résistance mécanique, aux températures et aux produits chimiques –, les plastiques doivent apporter l’effet « waouh » pour le consommateur : toucher flatteur, odeur apaisante, mémorisation des formes… Dotés de fonctions piézoélectriques, ils stockent voire produisent de l’énergie. Grâce à la plastronique, les pièces moulées deviennent conductrices, dispensant du recours au câblage. Pour améliorer la qualité perçue, « la personnalisation représente un axe important de notre recherche. Nous utilisons des matières qui accueillent des films surmoulés sur des pièces, pour produire des planches de bord par exemple », explique Virginie Huguon, chef de service bureau d’études carrosserie automobile chez PSA.

La R&D en ébullition

Le plastique est un allié dans la course à l’allégement des pièces, à défaut du véhicule, qui s’est lui alourdi en moyenne de 250 kilos en vingt ans. « La part des plastiques a nettement augmenté suite au règlement européen de 2009 visant à réduire les émissions de CO2, poussant les industriels à multiplier les innovations », indique Amaury Cornilleau, chargé de missions techniques et commerciales au Groupement Plastique Automobile. Après trois ans de recherche, Renault et PSA ont présenté des véhicules consommant 2 l/100 km qui exploitaient tout le potentiel d’allégement de la motorisation, de l’aérodynamisme et des matériaux. Ceux-là resteront des prototypes, mais des briques technologiques en ont été extraites pour des productions en série. Renault a industrialisé des hayons arrière en thermoplastique polypropylène plus légers de 17 % que leur équivalent en tôle. « L’usage de composite à la place de l’acier dans les pièces structurelles serait une rupture technologique qui offrirait jusqu’à 30 % d’allégement », indique Gérard Liraut. Mais avec la modification apportée fin 2017 à la règle de calcul qui visait à réduire à 95 g par kilomètre les émissions de CO2 pour tous les véhicules, « l’allégement devrait marquer le pas », note Amaury Cornilleau. En effet, l’objectif fixé en 2014, applicable dès 2021, a été nuancé en fonction du poids moyen des véhicules composant la gamme de chaque constructeur. Plus personne n’a intérêt à trop alléger, au risque de voir baisser son objectif d’émissions… En somme, plus un véhicule sera lourd, plus il aura le droit de polluer.

Si les constructeurs allemands s’en réjouissent, les Français ont désormais intérêt à stabiliser un poids moyen, ce à quoi travaillent chimistes et équipementiers. Le belge Solvay a mis au point Polimotor 2, un prototype de moteur quatre cylindres à double arbre à cames composé en grande partie de plastiques haute performance, capables de supporter des contraintes thermiques au-delà des 200 °C. Le passage du métal à la résine d’une dizaine de composants – pompes à eau et à huile, entrées et sorties d’eau, boîtier papillon, rampe d’injection… – allège l’ensemble de 40 %. Plastic Omnium a, lui, développé avec PSA une solution de substitution au soubassement en acier par un plancher autoporteur en thermodurcissable renforcé de fibre de verre. Résultat : seuls quatre éléments à assembler contre trente auparavant et huit kilos en moins.

Vive les résines thermoplastiques !

Si les métaux représentent près de 75 % du poids du véhicule, les plastiques et les composites gagnent du terrain. Présente dans les pièces semi-structurelles de type hayon, bac de roue de secours et coque de siège, l’association de résines thermodurcissables (époxy ou polyester) avec de la fibre de verre pourrait laisser place à une combinaison de thermoplastiques (comme le polyamide) et fibre de carbone. « L’avenir est aux résines thermoplastiques, confirme Christophe Aufreren, le patron de l’innovation de Faurecia. Leurs temps de cycle sont plus rapides, les assemblages plus simples et elles sont moins cassantes. » Elles sont aussi, en théorie, plus faciles à recycler que des thermodurs uniquement valorisés énergétiquement. Seul bémol, ces résines visqueuses nécessitent un temps d’imprégnation de la fibre plus important, difficilement compatible avec les temps de cycle exigés par l’automobile. En réponse, le chimiste Arkema a développé une résine thermoplastique liquide qui se travaille à la manière d’un thermodurcissable et en conserve les propriétés mécaniques, tout en présentant l’avantage d’être thermoformable, thermosoudable et recyclable.

Autre défi pour les donneurs d’ordres et leurs fournisseurs, l’intégration de la fibre de carbone, « trois à quatre fois plus résistante que les aciers d’emboutissage et qui permet de produire un composite jusqu’à 60 % plus léger », indique Christophe Aufreren, qui mise dessus pour la production de pièces structurelles en grande série. Mais cela reste cher. BMW en a industrialisé la production, en développant sa propre technologie (PRFC). Les généralistes français n’en sont qu’à la phase de recherche. « La fibre, qui coûte entre 15 et 20 euros le kilo, ne peut pas être appliquée systématiquement », affirme Jean-Luc Brossard, le directeur de la R & D à la Plate-forme de la Filière Automobile. « Entre 2020 et 2030, les véhicules devront gagner 100 kilos », indique cet ancien de PSA, qui prévoit 20 à 30 % de voitures électriques en France d’ici une dizaine d’années. La présence de composites dans les pièces structurelles, comme le châssis ou la caisse en blanc, devra compenser le poids des batteries, de 200 à 300 kilos, et des équipements électroniques toujours plus nombreux.