L'agence de protection de l'environnement des États-Unis, EPA, a imposé en 2012 une limite de 54,5 miles par gallon (4,3 L/100 km) à l'horizon 2025 pour réduire la dépendance aux combustibles fossiles et les émissions de carbone. De nombreuses autres nations ont adopté des réglementations similaires. Pour se mettre en conformité, l'industrie automobile a dû trouver des solutions pour alléger les véhicules sans compromettre leur résistance et leur intégrité structurelle.
Jari Sopanen, responsable régional d'Exel Composites, le leader de la fabrication de matériaux composites, explique pourquoi les composants thermodurcissables constituent la meilleure alternative à l'acier.
Les matériaux composites thermodurcissables sont formés avec du verre, du carbone ou des fibres d'aramide, qui sont ensuite combinés avec des résines, telles que des polyesters, des esters de vinyle, des époxys ou des résines phénoliques. Ces matériaux composites interviennent dans diverses industries, mais sont surtout importants lors de la fabrication de pièces pour l'aéronautique et l'aérospatiale.
Grâce à l'effort de recherche/développement dans le secteur de l'aérospatiale, les matériaux composites sont maintenant présents dans d'autres formes de transport, notamment pour produire des véhicules et des composants légers. Cette tendance à l'allégement pousse à la recherche de matériaux novateurs pour réduire le poids des produits. Par conséquent, les matériaux composites sont de plus en plus courants dans les process de fabrication, notamment pour les pièces et les composants automobiles.
Selon l'association américaine des fabricants de matériaux composites, la fibre de verre est l'un des matériaux clés de renfort dans l'industrie des matériaux composites thermodurcissables aux États-Unis. Grâce à ses propriétés durables, elle remplace avantageusement l'acier pour les composants structurels des véhicules, ce qui inclut les arbres de transmission, les pare-chocs et les barres de toit
L'allégement des composants est essentiel pour améliorer l'efficacité des systèmes automobiles. Par exemple, la fibre de verre a des propriétés comparables à l'acier, mais pèse cinq fois moins lourd. Quel que soit le mode de transport, il est facile de comprendre les avantages d'une réduction globale du poids d'un véhicule. De plus, lorsqu'ils sont comparés directement à l'acier, les matériaux composites non seulement remplissent les critères propres à l'automobile, mais peuvent les surpasser avec par exemple de faibles coefficients d'expansion thermique pour la conduction de la chaleur, la stabilité dimensionnelle pour la rétention de la forme, la résistance à la corrosion dans des conditions humides et une forte résistance aux impacts pour les utilisations répétées.
Le faible poids des composants en matériaux composites permet également d'atténuer les bruits pour un fonctionnement général plus silencieux.
Les matériaux composites sont particulièrement intéressants pour les véhicules électriques. Les batteries sont lourdes et, bien que la technologie avance à grands pas, il est peu probable que leur poids se réduise, puisque tout gain d'espace est exploité pour ajouter davantage de batteries.
La réduction du poids des composants est par conséquent essentielle. Des solutions en fibre de verre ou de carbone sont particulièrement intéressantes pour alléger les voitures électriques. Par exemple, les batteries doivent être placées dans des boîtes spéciales non seulement pour les protéger, mais aussi pour éviter tout risque d'électrocution des passagers. Les métaux sont conducteurs, ce qui les rend impropres, tandis que la plupart des matériaux composites ne le sont pas, ce qui en fait une solution idéale pour cette application. En raison de l'autonomie encore limitée des véhicules électriques, leur allégement peut produire des gains marginaux intéressants.
L'utilisation de ce type de matériau devrait s'étendre au-delà des simples composants structurels des voitures. Actuellement, de nombreux pays asiatiques augmentent leur production de matériaux composites, car ces derniers sont très demandés dans le domaine de l'électronique, notamment pour les produits destinés à l'automobile. Alors que l'Amérique du Nord et l'Europe prennent la part du lion du marché des matériaux composites thermodurcisssables, dont la croissance est tirée par les industries automobile et aérospatiale, l'augmentation de la demande en véhicules électriques et légers devrait également faire progresser le marché des matériaux composites dans la région Asie-Pacifique et au-delà.
Alors que la tendance est au durcissement des réglementations environnementales, l'allégement des véhicules est un objectif réalisable qui peut aider les fabricants à atteindre ces nouvelles cibles. Les développements du marché des composites démontrent qu'ils sont bien mieux adaptés aux applications automobiles que l'acier et qu'il est temps que les constructeurs prennent la mesure de la viabilité de cette solution.
Jari Sopanen, responsable régional d'Exel Composites, le leader de la fabrication de matériaux composites, explique pourquoi les composants thermodurcissables constituent la meilleure alternative à l'acier.
Les matériaux composites thermodurcissables
Les matériaux composites thermodurcissables sont formés avec du verre, du carbone ou des fibres d'aramide, qui sont ensuite combinés avec des résines, telles que des polyesters, des esters de vinyle, des époxys ou des résines phénoliques. Ces matériaux composites interviennent dans diverses industries, mais sont surtout importants lors de la fabrication de pièces pour l'aéronautique et l'aérospatiale.
Grâce à l'effort de recherche/développement dans le secteur de l'aérospatiale, les matériaux composites sont maintenant présents dans d'autres formes de transport, notamment pour produire des véhicules et des composants légers. Cette tendance à l'allégement pousse à la recherche de matériaux novateurs pour réduire le poids des produits. Par conséquent, les matériaux composites sont de plus en plus courants dans les process de fabrication, notamment pour les pièces et les composants automobiles.
Selon l'association américaine des fabricants de matériaux composites, la fibre de verre est l'un des matériaux clés de renfort dans l'industrie des matériaux composites thermodurcissables aux États-Unis. Grâce à ses propriétés durables, elle remplace avantageusement l'acier pour les composants structurels des véhicules, ce qui inclut les arbres de transmission, les pare-chocs et les barres de toit
L'allégement des composants est essentiel pour améliorer l'efficacité des systèmes automobiles. Par exemple, la fibre de verre a des propriétés comparables à l'acier, mais pèse cinq fois moins lourd. Quel que soit le mode de transport, il est facile de comprendre les avantages d'une réduction globale du poids d'un véhicule. De plus, lorsqu'ils sont comparés directement à l'acier, les matériaux composites non seulement remplissent les critères propres à l'automobile, mais peuvent les surpasser avec par exemple de faibles coefficients d'expansion thermique pour la conduction de la chaleur, la stabilité dimensionnelle pour la rétention de la forme, la résistance à la corrosion dans des conditions humides et une forte résistance aux impacts pour les utilisations répétées.
Le faible poids des composants en matériaux composites permet également d'atténuer les bruits pour un fonctionnement général plus silencieux.
Des matériaux composites conçues pour les véhicules électriques
Les matériaux composites sont particulièrement intéressants pour les véhicules électriques. Les batteries sont lourdes et, bien que la technologie avance à grands pas, il est peu probable que leur poids se réduise, puisque tout gain d'espace est exploité pour ajouter davantage de batteries.
La réduction du poids des composants est par conséquent essentielle. Des solutions en fibre de verre ou de carbone sont particulièrement intéressantes pour alléger les voitures électriques. Par exemple, les batteries doivent être placées dans des boîtes spéciales non seulement pour les protéger, mais aussi pour éviter tout risque d'électrocution des passagers. Les métaux sont conducteurs, ce qui les rend impropres, tandis que la plupart des matériaux composites ne le sont pas, ce qui en fait une solution idéale pour cette application. En raison de l'autonomie encore limitée des véhicules électriques, leur allégement peut produire des gains marginaux intéressants.
L'utilisation de ce type de matériau devrait s'étendre au-delà des simples composants structurels des voitures. Actuellement, de nombreux pays asiatiques augmentent leur production de matériaux composites, car ces derniers sont très demandés dans le domaine de l'électronique, notamment pour les produits destinés à l'automobile. Alors que l'Amérique du Nord et l'Europe prennent la part du lion du marché des matériaux composites thermodurcisssables, dont la croissance est tirée par les industries automobile et aérospatiale, l'augmentation de la demande en véhicules électriques et légers devrait également faire progresser le marché des matériaux composites dans la région Asie-Pacifique et au-delà.
Alors que la tendance est au durcissement des réglementations environnementales, l'allégement des véhicules est un objectif réalisable qui peut aider les fabricants à atteindre ces nouvelles cibles. Les développements du marché des composites démontrent qu'ils sont bien mieux adaptés aux applications automobiles que l'acier et qu'il est temps que les constructeurs prennent la mesure de la viabilité de cette solution.