Le défi de l'allégement des véhicules

02/12/2009

Partager sur Facebook Partager sur Twitter Partager sur Viadeo Partager sur LinkedIn

Le constat est implacable: en quelques décennies les voitures ont vu leur masse augmenter de l'ordre de 50 %, bénéficiant de toujours plus d'équipements, profitant des progrès de la performance des moteurs mais surtout de la faiblesse du prix du baril de pétrole. La perspective d'une hausse du prix de l'énergie fossile et les exigences réglementaires de baisse des émissions de CO² vont modifier l'équation et contraindre la filière à innover en matière d'allègement des véhicules.


 
Des voitures toujours plus lourdes
La tendance générale au suréquipement de l’ensemble des gammes et la prise en compte de la demande de sécurité a entraîné depuis plusieurs décennies une inexorable montée en masse des véhicules.
Ainsi la Golf 1 GTI commercialisée en 1974 pesait 810 kg. Ses remplaçantes successives ont lentement pris de l’embonpoint ; la dernière née dans le même segment, la Golf 6 GTI, pèse 1 318 kg soit 500 kg de plus (60%). Il faut désormais regarder dans les modèles d’entrée de gamme pour trouver des véhicules sous la barre de la tonne (Citroën C1, 107, Aygo, Smart, Fiat 500). La Toyota Prius, positionnée comme produit écologique par Toyota, n’a pas échappé à cette règle, puisque la Prius III est plus lourde que la Prius II.



Illustration de l'évolution de la masse des véhicules entre 1970 et 2004





Ancre retour

 
Les enjeux de l'allègement

Les lois de la mécanique sont elles restées inchangées : la consommation d'un véhicule est proportionnelle à sa masse. Un gain de 10% sur la masse fait gagner 7% sur la consommation. Un gain de 300 kg sur un véhicule de milieu de gamme permet de gagner 1 litre de carburant au 100 km.

Dans un contexte de hausse du prix du pétrole le consommateur sera de plus en plus attentif à cet aspect économique, mais celui-ci concernera également les constructeurs. En effet, afin de respecter les nouveaux objectifs Européens d'émission de CO2 et éviter les lourdes pénalités prévues à partir de 2012, les constructeurs, avec les équipentiers, doivent inverser la course à la surcharge : 10 kg de gagné représente 1 gramme de CO2 de moins au 100 km. Le poids des voitures a aujourd'hui un coût.

Ces enjeux vont contraindre les constructeurs et les équipementiers à innover dans ce domaine. Faurecia a annoncé ses propres objectifs : Réduire de 15% le poids de ses pièces d'ici 2015, de 30 % d'ici 2030. Sur un ensemble de 200 kg de composants potentiels sur la gamme Faurecia cela représente un défi de 60 kg à gagner et contribuera au final à gagner 6 grammes de CO2 au 100 km. Comme le précise Philippe AUMONT directeur Recherche Développement Innovation de Faurecia, les gains viendront d'une "succession de gains simultanés" "sans compromis sur le confort et la sécurité" en ajoutant "Avant, le gain de poids était un voeu pieu d'ingénieur, maintenant c'est vraiment du business."


Ancre retour

 
Les progrès attendus dans l'industrie de la metallurgie

L'aluminium est une voie déjà explorée par le passé, souvent abandonnée pour des raisons de coût. A caractéristiques mécaniques égales, son emploi permet de diviser par deux la masse d'une pièce (l'aluminium est 3 fois plus léger que l'acier). La petite i-Miev électrique de Mitsubishi a ainsi adopté un châssi aluminium, technique jusque-là plutôt réservée aux véhicules haut de gamme, compte-tenu de son coût.

Les mastodontes de l'acier comme Arcelor ou Alcan préparent par ailleurs les matériaux de demain : Alcan travaille en particulier sur les nouveaux alliages d'aluminium qui représenteront des avancée en termes de poids tout en restant compétitifs ; dans la métallurgie des poudres, Arcelor met au point de nouveaux alliages permettant d'améliorer les caractéristiques des pièces obtenues par les techniques de pressage et de frittage (en particulier les qualités mécaniques). Cette dernière technique permet des gains de poids de l'ordre de 20 à 40%.


Ancre retour

 
Matériaux composites : les handicaps à surmonter
Face à la connaissance parfaite des aciers et de leurs techniques de fabrication grande série, les technologies de mise en forme de matériaux composites apporte un potentiel de gain de poids important mais ont encore des handicaps à lever pour s'imposer massivement dans l'automobile comme ils le font dans l'aéronautique : leur prix évidemment (le prix de la fibre de carbone est presque 20 fois supérieur au prix de l'acier) mais aussi leur temps de mise en oeuvre qui aujourd'hui les rend incompatibles avec les fabrications de grande série.

Ancre retour

 
Les nouveaux acteurs du composite dans l’automobile
Toray, groupe Japonais leader des fibres de carbone a ouvert en janvier 2008 un centre de R&D à Nagoya dédié à l’automobile et travaille avec Nissan sur la réduction des temps de fabrication des pièces en fibres de carbone. Ceux-ci déclarent avoir réduit le temps de fabrication d’un capot de 160 min à 10 min ce qui reste encore trop long pour un processus grande série mais indique des progrès très importants.
Le groupe Allemand SGL Carbon, leader Européen des fibres de carbone et matériaux composites, a quant à lui clairement indiqué sa stratégie de pénétration dans l’industrie automobile. Le groupe a ainsi annoncé en Octobre 2009 la création d’une Joint Venture avec BMW pour concevoir les pièces allégées de la future gamme de « véhicules urbains de grande métropole » (projet Megacity Véhicule de BMW). SGL Carbon a également annoncé la création d’une Joint Venture avec Mitsubishi pour la production de fibres de carbone destinées à l’industrie automobile.

Ancre retour

 
En conclusion

En attendant l’émergence de la voiture tout composite de grande série, les fournisseurs devront, composant par composant, choisir les matériaux et les procédés nouveaux permettant de profiter pleinement des dernières avancées technologiques en terme de gain de poids.

Nul doute que l'industrie de la métallurgie n'a pas dit son dernier mot quant au potentiel d'allègement de l'acier et celle-ci peut s'appuyer sur l'énorme potentiel industriel déjà installée. Néanmoins, l'engagement récent d'acteurs significatifs du composite dans le domaine de l'automobile est un signe fort. Comme pour le projet porté par BMW, l'émergence de véhicules électriques urbains répondant à de nouveaux usages devrait permettre une voie de valorisation des avantages des composites.


Ancre retour

A lire également

A l’aube d’une révolution des industries de la mobilité ?

Le 30/06/2017

Depuis 2008, l’industrie automobile dans son ensemble a été traversée par une tectonique qui a redessinée la carte des acteurs.Themavision Véhicules & Mobilités est né du constat de ces premiers mouvements au sein de l’industrie automobile et d’une anticipation volontariste des recompositions à venir …

La place de la voiture demain : l'équilibre difficile du secteur automobile

Le 09/06/2017

Comment concilier des objectifs économiques et des objectifs écologiques sans faire de compromis ? L'institut Montaigne a publié ce mois-ci un rapport intitulé "Quelle place pour la voiture demain ?" et fait 10 propositions pour répondre à ces questions. Voici notre synthèse de la synthèse :-)

Dossier InOut 2018 - le meilleur des mobilités numériques

Le 02/06/2017

Rennes Métropole organise en 2018 un événement économique international qui rassemblera les professionnels du numérique et de la mobilité, et les usagers. Tous vivront l’expérience inédite d’inventer et de tester les mobilités de demain. Nous avons décidé de vous partager dans ce dossier permanent les éléments marquant de InOut 2018.