Les composites accèdent à la grande série automobile

L’industrie automobile toujours à la recherche de gain de poids et d’économie de matières fait depuis longtemps les yeux doux aux matériaux composites. Mais les process de production n’étaient pas adaptés à la grande série. Une donnée qui est en train de changer et qui pourrait bien révolutionner l’automobile de demain.

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Les composites accèdent à la grande série automobile
Sortir des caisses composites en grande série

Cela fait des années que les ingénieurs utilisent les matériaux composites dans le domaine de la compétition automobile où chaque gramme gagné est synonyme de dixième de seconde en moins au tour. Mais bien avant eux leurs ainés avaient essayé, pour faire face aux restrictions des économies de guerre, de remplacer les matériaux nobles tel l’acier, par des pièces mélangeant produits naturels et de synthèse. Bien évidemment la résistance mécanique n’étant pas au rendez-vous, cela se limitait à des éléments d’habillage et non pas de structure.

Il faudra attendre le milieu des années 50 pour voir arriver des véhicules utilisant les composites, des résines polyester renforcées de fibre de verre, dans des pièces structurelles. La plus emblématique étant la Berlinette Alpine, tandis que le Bloc de l’Est présentait la Trabant 601 qui disposait d’une carrosserie réalisée avec des résines phénoliques thermodurcissables renforcées par des fibres de coton, afin de faire face à la pénurie d’acier. De nombreux autres véhicules suivirent : en 1968, la Méhari de Citroën à la carrosserie en ABS ; la Renault 5 en 1972 avec les premiers boucliers pare-chocs en plastique réalisés en grande série ; la BX Citroën et son hayon arrière injecté en résine polyester renforcée fibres de verre en 1982… La liste est longue d’autant que les constructeurs étrangers n’ont pas été en reste.

A l’heure où la diminution de la consommation et la réduction des émissions de CO2 deviennent des éléments clés du cahier des charges des futurs véhicules, les constructeurs entendent généraliser l’usage des matériaux composites afin de réduire le poids de leurs voitures sans rogner sur leur résistance. Un constructeur tel BMW a par exemple présenté au dernier Mondial de l’Automobile de Paris la i3 Concept à la structure entièrement en composites, qui préfigure un véhicule électrique de série.

Série, le problème est bien là car l’originalité des matériaux composites est de créer simultanément la pièce et la matière qui la compose, un processus souvent manuel et long du fait des multiples étapes nécessaires, plus adapté à la production unitaire qu’à la grande série. D’où de très nombreuses recherches menées actuellement pour aller vers une automatisation des process de production autorisant des cadences compatibles avec celles de l’automobile pouvant aller jusqu’à plusieurs milliers d’exemplaires par jour pour un véhicule de grande diffusion.

Un sujet qui sera en première ligne au prochain JEC Show qui se tiendra à Paris du 12 au 14 mars. PSA Peugeot Citroën y présentera par exemple un premier prototype de triangle de suspension réalisé par le Cetim en partenariat avec l’Onera et Compose, qui, avec les mêmes caractéristiques fonctionnelles et mécaniques que son homologue métallique, pèse 50 % de moins. Mais le plus intéressant est dans l’outillage qui permet une production cadencée des pièces. Ce triangle est fabriqué à partir de deux feuilles de thermoplastique renforcé de fibres de carbone simultanément thermoformées et soudées grâce à un outillage innovant monté sur une presse traditionnelle Pinette Emidecau.

D’autres travaux sont en cours au centre technique avec une ligne pilote grande cadence initiée par le Cetim, le Cemcat (Centre d’études sur les matériaux composites avancés pour les transports) et l’IRT Jules Verne, et soutenu par l’État, la région des Pays-de-la-Loire et Nantes Métropole. Cette ligne de fabrication de pièces hybrides multi matériaux doit permettre de passer directement de la fibre à la pièce finie sans reprise d’usinage et donc sans perte de matière. Le nouveau procédé, qui prend en compte les caractéristiques anisotropiques des fibres des matériaux composites, doit permettre d’assurer une capacité de transformation composite de 3 kg par minute.

Les matériaux composites accéderaient ainsi à la grande série.

Et ca c’est nouveau !

Jean-François Prevéraud

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