Vers un véhicule « tout composites »

Pourquoi n’avons-nous toujours pas une auto « grand public » en matériaux composites?

1. Il semblerait que l’automatisation soit l’une des sources de cette situation. Principalement en ce qui concerne l’évolution des procédés de transformation des métaux : l’emboutissage des tôles a été complètement automatisé réduisant ainsi les coûts de transformation.
   • Cependant, la fabrication des pièces composites demeure théoriquement plus simple puisqu’il suffit d’une seule opération (le moulage) pour obtenir le produit pratiquement fini et ayant plusieurs fonctions.
2. Nous avons développé une infrastructure et une technologie de recyclage de l’acier qui est maintenant au point. De plus, on demande de plus en plus que les produits fabriqués soient « recyclables ».
   • Quant aux matériaux composites traditionnels, ils utilisent des résines thermodurcissables dont la transformation est pratiquement irréversible, donc non recyclables.

« Nous sommes conservateurs et nous aimons bien nos bonnes vieilles technologies fiables et rentables. »

Développer une automobile « tout composites »...

Mais nous sommes aussi innovateurs et très exigeants en ce qui concerne les performances des produits que nous développons. Nous voulons des automobiles de plus en plus « performantes » tant au niveau économique que pratique. C’est pour cette raison que nous assistons à une grande évolution des matériaux utilisés dans l’automobile depuis 20 ans. Les plastiques ont pris une très grande place au détriment de l’acier. Même qu’aujourd’hui, en terme volumique, nous produisons et nous consommons plus de plastiques que d’acier. De plus, on fabrique aujourd’hui plus de pièces en plastiques qu’en acier. C’est normal, les plastiques sont à la fois plus faciles à transformer tout en répondant mieux aux besoins.

On peut donc espérer qu’on privilégiera les matériaux composites dans la fabrication des automobiles puisqu’ils répondent probablement mieux aux besoins de performances techniques, économiques et pratiques.

« Après l’ère du bronze, du cuivre et de l’acier, voici venu le temps des plastiques et pourquoi pas des composites... »

Que faut-il faire pour y arriver?

Tout d’abord, il faut être moins exigent en ce qui concerne le fini de surface : le fameux fini « Classe A » si chère (aux deux sens du terme) à l’industrie de l’automobile. On peut remarquer que l’infrastructure industrielle nécessaire pour peindre une auto en acier est impressionnante et coûte très cher. On ne veut pas que l’acier rouille et on prend les moyens. Pourtant, une carrosserie en composites ne rouillerait pas et les pièces pourraient être teintées dans la masse, évitant ainsi le coût de ce traitement de surface (sans compter les traitements antirouilles). Voyons qu’est-ce qui arrive dans la réalité... On peint l’acier pour qu’il ne rouille pas et on peint une pièce de carrosserie en composites - qui elle ne rouille pas - pour qu’elle ressemble à l’acier peint...

On dira que le client aime quand ça brille... Mais où sont donc passés les pare-chocs chromés? Et les enjoliveurs de roues, les calandres, les poignées de porte, les garnitures... Tout chromés?

Si c’est d’esthétisme dont il est question, les composites sont durs à battre sur ce terrain puisqu’ils permettent des formes encore plus audacieuses que l’acier. De plus, puisqu’on peut mouler des pièces complexes et multifonctionnelles, on peut fabriquer des coques qui combinent plusieurs pièces - qui seraient normalement en acier - évitant ainsi l’assemblage de plusieurs composantes et réduisant les coûts. On remplace souvent une centaine de pièces « mécano-soudées » par une seule en composites. Ces coques sont aussi plus performantes mécaniquement puisqu’elles comportent moins de joints, souvent sources de faiblesses.

Avec le temps, il faut aussi penser à fabriquer des composites à base de matrice en thermoplastique. Il serait alors possible de recycler ces pièces et nous pourrions aussi bénéficier des avantages suivants :

• matière première déjà formulée et prête à employer;
• bonnes propriétés à l’impact;
• pas d’émission de solvant ni de réaction chimique lors de la transformation ;
• cadence de production plus élevée (cycle de moulage plus court);
• moins ou pas de problème de stockage de matières périssables.

Enfin, une autre question que l’on peut se poser : est-ce qu’une auto « tout composites » peut durer plus longtemps? Si tel est le cas, on peut ainsi réduire les coûts de recyclage.

Qu’en est-il de l’auto en aluminium?

La compagnie Alcan, propose une solution de carrosserie tout aluminium. On peut y voir les mêmes avantages que les composites dont la légèreté et la bonne résistance à la corrosion (cependant moins certain avec les sels de déglaçage), avec une transposition facile des méthodes de transformation des tôles d’acier. On doit par contre peindre l’aluminium contrairement aux composites qui peuvent être teintés dans la masse.

Deux obstacles freinent cependant l’utilisation de l’aluminium à grande échelle : le coût de ce matériau qui varie beaucoup sur les marchés (donc difficilement prévisible pour les transformateurs) et le côté politique de son exploitation (seuls les pays ayant des sources énergétiques peu dispendieuses peuvent le transformer à coût réduit).

Des exemples qui ouvrent des portes...

Les véhicules qui utiliseront beaucoup de composites dans le futur seront probablement des solutions pour les nouvelles exigences environnementales (normes à pollution zéro). Plusieurs modèles de petites autos électriques ont démontré ces possibilités. Notons le projet Tulip de PSA-Peugeot-Citroën et le Bombardier NV.

En Europe, la Renault Espace a aussi connu un succès dont peu de gens croyaient.

Du côté des sportives, on connaît la « Corvette » et la « Fiero » de GM ou la Renault Alpine du côté européen.

Outre les pièces d’habillage (capot, porte, hayon, etc.), on trouve aussi des pièces de structures en composites (chassis, pare-chocs, etc.). Plusieurs concepts de voitures sont monocoques « tout composites » dont la coque sert de support à l’ensemble du véhicule tout en assurant une rigidité non égalée. On rencontre aussi différentes composantes permettant de réduire le poids tout en améliorant la consommation énergétique (lame de ressort résistant à la fatigue, arbre de transmission pleine longueur éliminant un joint le cardan central sur les camionnettes). On entend souvent parler d’économie de poids de l’ordre de 50% en faveur de la pièce en composites.

Enfin, puisque ces pièces résistent à la corrosion et encaissent mieux les petits chocs sans détérioration de l’apparence, la durée de vie des véhicules en est améliorée.