La percée des bio-composites

Le 12 novembre 2012

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L’inversion de la courbe de poids

Soutenue par une course à l’équipement et par une énergie bon marché, l’automobile a vu sa masse augmenter de plus de 50% en 40 ans. Les progrès réalisés sur la performance des moteurs à combustion ont permis de compenser les consommations liées à ces hausses de poids.

Deux facteurs clés vont inverser cette tendance : d’une part, le prix élevé et durable de l’énergie fossile entraine des coûts d’utilisation de la voiture devenant inacceptables pour une part croissante des populations. D’autre part, l’engagement des Etats dans la réduction des gaz à effets de serre entraine des nouvelles règles d’émissions de CO2 très contraignantes pour les constructeurs en Europe : 120 g/CO2/km en 2015, 95 en 2020, 70 en 2025. Les amendes prévues par la directive européenne sont dissuasives et donnent de fait une valeur au kilogramme embarqué.

 

Nouvelles technologies d’allègement

Dans une hypothèse où les standards de prestations et de sécurité de l’automobile d’aujourd’hui ne sont pas remis en cause, et les progrès incrémentaux sur la performance des motorisations insuffisants pour converger vers ces niveaux d’émission CO2, l’allègement des véhicules devient un des défis majeur de l’automobile pour les prochaines années. L’introduction de nouvelles technologies d’allégement est ainsi incontournable pour inverser cette tendance d’accroissement du poids. Les aciers à haute limite d’élasticité, l’aluminium, vont être de plus en plus utilisés mais les matériaux composites apparaissent déjà comme une solution permettant une rupture d’allègement que les matériaux métalliques ne permettent pas. Recourir à la technologie composite pour un véhicule électrique permet, grâce au gain de poids, de réduire la taille du pack batterie à embarquer, et un nouvel équilibre économique. C’est le choix fait par BMW pour son premier véhicule électrique commercialisé en 2013 avec une structure d’habitacle en fibres de carbone. Les matériaux composites ne seront ainsi plus uniquement utilisés comme pièces d’habillage mais également comme pièces de structure.

 

La percée des biomatériaux

Au-delà de l’allègement, l’industrie automobile doit néanmoins répondre à d’autres enjeux :

  • Des objectifs de recyclabilité des automobiles (taux réglementaire Européen de 95% en 2015, pour 85 % aujourd’hui). Or les matériaux composites classiques posent encore des problématiques importantes de recyclage et plus globalement un besoin d'améliorer leurs analyses de cycles de vie (ACV).
  • Des objectifs de prix de revient très forts et un besoin d’une moindre dépendance aux fluctuations du prix du pétrole. Or, les matériaux composites classiques utilisent massivement des produits dérivés du pétrole.  

Les bio-composites apparaissent pour ces raisons de plus en plus comme une solution aux questions d’allègement tout en respectant des qualités environnementales : bonne analyse de cycle de vie et moindre dépendance aux produits dérivés du pétrole. Encore limité à des programmes de R&D il y a quelques années et quelques produits de niche haut de gamme où l’esthétisme d’un renfort en fibre de lin était prédominant dans les choix technique du matériau, les bio-composites entrent dans une phase d’industrialisation pour des secteurs aussi exigeant que l’aéronautique, le ferroviaire et l’automobile et pour des pièces de haute technicité. D’ici 2 ans, Alstom prévoit d’équiper ses nouvelles rames de TGV de panneaux et cloisons en lin composites. D’ici 4 ans, il s’agira des nez de TGV. PSA Peugeot Citroën réalise déjà plusieurs pièces plastiques chargés en fibres de lin comme les panneaux de porte de la nouvelle 208. Des pièces de sécurité comme les planches de bord en chanvre composite sont en cours d’étude pour un lancement d’ici quelques années.

Au-delà de ces annonces de nouveaux produits en bio composite, d'autres indices annoncent l'émergence et la structuration de cette filière  :

  • La collaboration de gros acteurs : Faurecia et Mitsubishi Chemical Corporation viennent d’annoncer un accord de partenariat concernant le développement et la production grande série de polymère bio-sourcés pour les équipements intérieurs. Cet accord prévoit l’exclusivité pour Faurecia des droits pour les applications automobile des biopolymères développés.
  • L'émergence de start up dans le paysage automobile détenant des compétences dans ces domaines. La PME Française AFT Plasturgie de 15 personnes a développé un procédé thermomécanique de microfibrilation des fibres de lin qui améliore l’ancrage des fibres dans la résine. L’entreprise a prévu d’investir 7 millions pour une nouvelle usine de 30 personnes afin de répondre au premier contrat automobile emporté pour la fabrication de pièces en chanvre composite.

 

La maturité des pièces fabriquées en bio-composites semble en passe d’entrer dans une nouvelle ère. Jusqu’à présent les bio-composites sont restés confinés dans les labos de R&D des industriels. Ils entrent aujourd’hui dans une nouvelle phase de prototypage et d’industrialisation, y compris pour des pièces techniques concurrençant les composites classiques. Dès lors, des enjeux de structuration de la filière sont énormes, notamment de la filière amont de production de fibres.

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