Article

1 - MARCHÉ AUTOMOBILE ET MARCHÉ DES MATÉRIAUX COMPOSITES

2 - ÉVOLUTIONS DU PRODUIT AUTOMOBILE ET ATTENTES DES UTILISATEURS

  • 2.1 - Point de vue du constructeur
  • 2.2 - Attentes des utilisateurs

3 - AVANTAGES DES MATÉRIAUX COMPOSITES

4 - PRINCIPALES INNOVATIONS DEPUIS L'INTRODUCTION DES MATÉRIAUX COMPOSITES

  • 4.1 - Chronologie des véhicules innovants depuis les années 50
  • 4.2 - Applications actuelles sur des véhicules de série
  • 4.3 - Applications sur des véhicules niches et de petites / moyennes séries

5 - LIMITES D'UTILISATION

6 - « BONNES PRATIQUES » POUR DÉVELOPPER DE NOUVELLES APPLICATIONS

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : AM5600 v2

Les composites dans l'industrie automobile

Auteur(s) : Nicola PICCIRELLI, Alain GIOCOSA

Date de publication : 10 avr. 2011

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Sommaire

Présentation

Auteur(s)

  • Nicola PICCIRELLI : Docteur ès Science et Génie des Matériaux - Responsable Décors Matières Innovation - Direction de l'Ingénierie Equipements de Carrosserie - Renault

  • Alain GIOCOSA : Consultant - Ex-Chef du Service Matériaux Polymères et Composites et Mise en Œuvre - Direction de l'Ingénierie des Matériaux - Renault

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INTRODUCTION

Si à ses débuts, il y a plus d'une centaine d'années, une automobile était constituée principalement de bois et d'acier, aujourd'hui elle rassemble de nombreux matériaux appartenant aux grandes familles suivantes :

  • matériaux ferreux : fontes, aciers, tôles (environ 62 % de sa masse) ;

  • matériaux non ferreux : aluminium (fonte et tôle), cuivreux, magnésium (environ 9 %) ;

  • matériaux minéraux : verre, céramique (environ 4 %) ;

  • matériaux organiques : environ 25 %, répartis en moyenne de la manière suivante :

    • 4 % : élastomères,

    • 6 % : peintures, adhésifs, textiles, fluides,

    • 15 % : matériaux plastiques, thermoplastiques (TP) ou thermodurcissables (TD).

Selon les véhicules, ces 15 % peuvent varier de 10 à 20 % et se répartir dans les différentes fonctions constitutives d'un véhicule de la manière suivante :

  • équipement intérieur ou habitacle : 50 %,

  • applications extérieures : 30 à 35 %,

  • pièces sous capot : 15 %,

  • pièces de structure : 0 à 5 %.

À noter que le pourcentage d'utilisation des matériaux plastiques n'a cessé de croître depuis le milieu des années 50/60, il était de 6 % dans les années 60/70.

Aujourd'hui, en moyenne 15 % pour un véhicule moyen de 1 300 kg, cela représente environ 200 kg / véhicule de « matériaux plastique ».

Cette évolution est due au fait que le choix d'un matériau donné pour une application donnée oblige à une confrontation de solutions afin de rechercher le meilleur couple matériau/procédé de fabrication d'une pièce en tenant compte de nombreux critères : des critères techniques et industriels liés à la capacité et à la disponibilité des moyens industriels, des critères économiques liés au coût des matériaux et aux coûts de production et enfin des critères sociaux guidant les orientations des choix du client final.

Les matériaux composites sont apparus dans l'industrie automobile au milieu des années 1950. À cette époque, les matériaux et les procédés de transformation étaient peu nombreux : essentiellement des matrices polyesters thermodurcissables renforcées par des fibres de verre courtes, mises en œuvre manuellement dans des moules ouverts ou fermés suivant le procédé SMC (Sheet Moulding Compound).

Au XXIe siècle, de nombreux matériaux et procédés de transformation sont à la disposition des concepteurs.

Les matrices peuvent être thermoplastiques (polypropylène, polyamide, polyuréthanne,....) ou thermodurcissables (polyester, vinylester, époxy, polydicyclopentadiène,....).

Les fibres de renforcement peuvent être en verre, aramide, carbone, thermoplastique, voire végétales, utilisées sous forme coupée courte ou longue, continue, tissée, tressée, tricotée......

Selon le type de matrices utilisées, TP ou TD, les procédés de mise en œuvre sont très variés :

  • injection (RTM – Resin Transfer Moulding, BMC-Bulk Moulding Compound, RIM – Reaction Injection Moulding) ;

  • compression et formage (SMC – Sheet Moulding Compound, GMT – Glass Mat Thermoplastic, TRE – Thermoplastique Renforcé Estampable) ;

  • pultrusion ;

  • enroulement filamentaire ;

  • infusion sous vide.

Les procédés en moules fermés et l'utilisation de résines contenant peu de styrène sont aujourd'hui privilégiés afin de réduire les émissions de composés volatils dans les ateliers (pour le styrène la limite maximale est de 20-200 ppm, voire 20-25 ppm dans certains pays).

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VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-am5600


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - LECOINTRE Eric -   Étude économique sur la filière de traitement des véhicules hors d'usage  -  . Rapport final. http://www.ademe.fr

  • (2) - SHEN Lie, HAUFE Juliane, PATEL Martin K. -   Product overview and market projection of emerging bio-based plastics  -  . Final Report (June 2009). http://www.europeanbioplastics.org et http://www.epnoe.eu

  • (3) - MICHOT Nicolas et RENAULT Thierry. Faurecia -   Sièges automobiles : allégement et intégration de fonctions  -  . Congrès SFIP « Composites et Polymères à haut module ». Douai (9/10 juin 2010)

  • (4) - ROBERTS Tony -   The carbon fibre industry.  -  Global strategic market evaluation 2006-2010. http://www.mat-tech.co.uk

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

  • Projet Mosaïc : structure automobile en composites et aluminium

  • Mise en œuvre des composites. Méthodes et matériels

  • Matériaux composites : présentation générale

  • Les composites en aérospatiale

  • Collage des composites : constructions aérospatiale, automobile et ferroviaire

  • Collage des composites – Secteurs routier et ferroviaire

  • ...

1 Supports numériques

CAMPUS Version 5.2 – Base de données de fournisseurs de matériaux plastiques.

http://www.campusplastics.com

HAUT DE PAGE

2 Événements

ANTEC (SPE Annual Technical Conference) http://www.4spe.org

JEC Composites show http://www.jeccomposites.com

Congrès SFIP « Composites et Polymères à haut module ». Douai (9/10 juin 2010) http://www.sfip-plastic.org

HAUT DE PAGE

3 Normes et standards

ISO 14 062 – Généralités sur l'éco-conception

ISO 14 040...

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