Louis David, PSA: " Les voitures seront de plus en plus multi-matériaux "

Louis David, maître expert en matériaux chez PSA Peugeot Citroën, a effectué toute sa carrière depuis 1978 au sein du groupe PSA. Il répond aux questions d'Industrie & Technologies sur les pistes explorées par PSA pour alléger ses véhicules.

Quelles sont les pistes que vous explorez pour alléger les voitures ?
Nous travaillons en collaboration avec les équipementiers sur tous les éléments du véhicule. Pour les pièces qui nous sont propres, comme celles de structure et de carrosserie, nous optimisons l'équation matériau/épaisseur/coût sans rien lâcher sur la sécurité. En prenant un acier de caractéristiques supérieures, on peut optimiser les formes et réduire l'épaisseur d'une pièce sans complexifier la fabrication et l'assemblage pour ne pas augmenter les coûts. Pour les pièces de structure embouties, le passage d'un acier doux, c'est-à-dire ayant moins de 0,2 % de carbone et une limite élastique aux alentours de 300 à 350 MPa, à des aciers haute résistance contenant plus de 0,5 % de carbone à ultra-haute limite élastique (UHLE) à 1 500 MPa, nous a permis de gagner 50 kg par voiture.

L'acier a-t-il atteint ses limites ?
Non. Les sidérurgistes pensent les repousser encore en ajoutant des additifs (manganèse, silicium, chrome...) et en jouant sur des traitements thermiques lors de leur fabrication. Cela nous laisse espérer un gain de 50 kg sur les pièces de structure dans les années à venir. Nous irons donc au bout de l'optimisation de l'acier, car c'est un matériau économique qui a plein de vertus : très résistant, facile à mettre en forme et à assembler, recyclable.

Peut-on envisager l'utilisation de métaux plus légers ?
Pour perdre les 50 à 80 autres kilos nécessaires à horizon 2020-2025, il faudra trouver d'autres matériaux tels les alliages légers pour certaines pièces. Sur les 308, 508, C4 et C5, si la carrosserie est à 90 % en acier, elles ont toutes des capots en aluminium avec gain de masse pour cette pièce d'environ 35 % par rapport à de l'acier.

Les composites vont-ils remplacer les métaux ?
On trouve déjà des plastiques techniques renforcés de fibres courtes dans de nombreuses pièces : boucliers avant et arrière, faces avant, pièces techniques sous capot, hayons, planchers arrière... Ils peuvent faire gagner jusqu'à 40 % de masse. Mais ces matériaux n'ont pas les caractéristiques mécaniques suffisantes pour remplacer des pièces en acier sur une structure. C'est pourquoi nous étudions des matériaux composites thermoplastiques à fibres continues. Nous avons réalisé des démonstrateurs tel un renfort de porte pour le choc latéral réalisé en polyamide avec un tissu de verre sur lequel nous gagnons 40 % de masse par rapport à l'acier. Cela nous permet d'apprendre en termes de conception, de dimensionnement et d'assemblage avant introduction dans nos futurs véhicules. Par contre, il reste encore du travail à faire pour réduire leur coût notamment de fabrication.

Comment les différents matériaux se répartiront la tâche ?
Au-delà de 2030, la montée en puissance de l'aluminium et des composites permettront de concevoir différemment les voitures, tant en termes d'architecture que de process. La part d'acier baissera encore, limitée aux renforts et zones de passage d'efforts, sur une structure en aluminium ou en composites à base de fibres de carbone pour avoir plus de rigidité. Et le plastique prendra plus de place dans la robe extérieure. Les voitures seront plus que jamais multi-matériaux.

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