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LES PERSPECTIVES TECHNIQUES Yvonnick GAZEAU Auto-innovations MATERALIA, 29 avril 2010.

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1 LES PERSPECTIVES TECHNIQUES Yvonnick GAZEAU Auto-innovations MATERALIA, 29 avril 2010

2 AUTO-INNOVATIONS dossiers de presse, argumentation de vente produits, analyse comparative de technologies, etc. Yvonnick Gazeau Site : Presse : revue « Ingénieurs de lAutomobile » Autres prestations liées à la technologie automobile :

3 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE CONTRIBUTION CO CONTRIBUTION SECURITE CONTRIBUTION PERFORMANCE CONTRIBUTION COUTS CONTRIBUTION DEVELOPPEMENT DURABLE 2 – BILAN DES PIECES MATERALIA, 29 avril 2010 SOMMAIRE

4 MATERALIA, 29 avril 2010 Rappel de la réglementation européenne : 130 g de CO 2 /km en 2015, moyenne ventes par constructeur (Dès 2012 : 65 % des ventes devront atteindre 130 grammes) Solutions : Propulsion : moteur, carburants, hybridation, traction électrique Réduction des résistances à lavancement : frictions (transmission, pneumatiques) aérodynamisme allègement du véhicule 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX CONTRIBUTION CO 2

5 MATERALIA, 29 avril – CONTRIBUTION DES MATERIAUX CONTRIBUTION CO 2 Lallègement de lautomobile Deux impacts : Energie à laccélération Résistance au roulement des pneumatiques Contraintes : Confort : besoin dhabitabilité et despace de chargement Sécurité : habitacle indéformable, airbags, médiatisation EuroNCap Exemple : La remplaçante de la Peugeot 207 a un objectif dallègement de 100 kg tout en maintenant ou augmentant les prestations en termes de sécurité passive et active.

6 MATERALIA, 29 avril – CONTRIBUTION DES MATERIAUX CONTRIBUTION CO 2 Les aciers UHLE Développement des aciers pour réduire la masse : Acier doux : 100 à 250 MPa. Acier HLE (Haute Limite Élastique) : 300 à 500 MPa Acier THLE (Très Haute Limite Élastique) : 500 à 800 MPa Acier UHLE (Ultra Haute Limite Élastique) : 1300 à 1500 MPa, voire 1650 MPa

7 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION CO 2 La caisse en blanc en aluminium Solution réservée à quelques véhicules haut de gamme : Audi A8 et R8, Jaguar XK et XJ, Ferrari 599 GTB, … Gain de poids annoncé : entre 22% et 50% Exemple de poids de la caisse en blanc : BMW Série 6 (caisse acier) : 370 kg Jaguar XK (caisse aluminium): 285 kg Jaguar XK Ce nest pas encore une solution pour une production en volume 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

8 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION CO 2 La caisse en blanc hybride acier/aluminium Quelques applications : BMW Série 5 (E60/2004) et Audi TT BMW Série 5 Audi TT : Gain de poids de 48% 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

9 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION CO 2 Les grands éléments en aluminium Les plus courants : capot moteur jantes porte de coffre Et parfois : Ailes avant Module de train arrière Triangles et bras de suspension Berceau moteur Renforts latéraux de caisse Traverse de chocs avant Essieu arrière PSA Train avant Audi A4 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

10 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION CO CONTRIBUTION CO 2 Le magnésium Magnésium : pièces non visibles Exemple : poutre transversale de tableau de bord, support de levier de frein de stationnement, jante de volant, supports de siège carters toit escamotable, berceau moteur etc. Support de siège prototype par Faurecia

11 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION CO 2 Le verre > Le verre représente près de 4% de la masse dune voiture. Solution dallègement : réduction de son épaisseur, souvent en verre feuilleté > Remplacement du verre par le polycarbonates. Gain de poids potentiel : jusquà 50% Solutions courantes : Optiques Lunette arrière (ex : Honda Civic et Smart) Custode arrière (ex : Smart et Mercedes Classe A) Solutions expérimentales : Toit panoramique Vitres latérales Pare-brise ! Concept car Hyundai QarmaQ 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

12 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION CO 2 Les polymères Utilisation de polymères de qualité optimisée : Température élevée : tubage, habillage moteur,… Esthétisme : poignée de porte Résistance mécanique : carters, pignons,… (ex : Vitrex) Déformation programmée 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

13 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION CO 2 La construction allégée Différentes insertions dans les profilés Renforts Mousse daluminium Intégration de fonctions 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

14 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE CONTRIBUTION CO CONTRIBUTION SECURITE CONTRIBUTION PERFORMANCE CONTRIBUTION COUTS CONTRIBUTION DEVELOPPEMENT DURABLE 2 – BILAN DES PIECES MATERALIA, 29 avril 2010 SOMMAIRE

15 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION SECURITE La pression sur la sécurité Besoin sociétal Efficacité de lorganisme EuroNCap 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

16 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION SECURITE Zones à grande limite élastique Développement des acier UHLE (Ultra Haute Limite Élastique) : 1300 à 1500 MPa, voire 1650 MPa Exemple : la part des tôles en acier à haute et très haute résistance est passée de 6% à 43% entre les 2 dernières générations de la Mercedes Classe S 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

17 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION SECURITE Zones à grande limite élastique Contraintes des aciers UHLE: Presses plus puissantes Difficultés demboutissage (effet ressort) 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

18 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION SECURITE Zones dabsorption dénergie Faibles vitesses : Zone élastique constituée de pièces en polymère Vitesse élevée : acier HLE et THLE, aluminium, mousse daluminium 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

19 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION SECURITE Zones dabsorption dénergie Exemple dinnovation : Crash-box en mousse métallique en aluminium, alliages de cuivre ou dacier Les mousses métalliques : Absorbent de grandes quantités dénergie, Supportent des efforts de flexion importants, Réduisent la masse. Les mousses assurent leur fonction quelle que soit la direction du choc, contrairement à la plupart des crash-box actuels. 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

20 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE CONTRIBUTION CO CONTRIBUTION SECURITE CONTRIBUTION PERFORMANCE CONTRIBUTION COUTS CONTRIBUTION DEVELOPPEMENT DURABLE 2 – BILAN DES PIECES MATERALIA, 29 avril 2010 SOMMAIRE

21 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION PERFORMANCE La résistance à la température Plastiques 150°C : compartiment moteur (ex : habillage moteur) Plastiques 300°C : ligne déchappement (ex : circuit EGR) Alliage à base de nickel 1050°C : turbocompresseur pour moteur à essence Céramique < 1200°C : isolation thermique à léchappement Downsizing moteur : des températures de plus en plus élevées 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

22 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION PERFORMANCE La résistance à lusure Le revêtement DLC (Diamond-Like Carbon) : Dureté supérieure au carbure ou du nitrure de Titane, jusqu'à 20 Gpa Exemples dapplication : Déjà commercialisés : poussoir, arbre à cames, linguet En évaluation : jupe de piston en aluminium et segment 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

23 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION PERFORMANCE Le cas particulier du pneumatique Objectifs antinomiques : Réduction de la résistance au roulement Résistance à lusure Adhérence sur sol sec et mouillé Suppression des huiles aromatiques Solutions : Gomme : silice dernière génération en remplacement du noir de carbone, thermoplastique et nano-composites (Nanoprène) Nappes en polyester et polyamide 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

24 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE CONTRIBUTION CO CONTRIBUTION SECURITE CONTRIBUTION PERFORMANCE CONTRIBUTION COUTS CONTRIBUTION DEVELOPPEMENT DURABLE 2 – BILAN DES PIECES MATERALIA, 29 avril 2010 SOMMAIRE

25 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION COUT Le remplacement des matériaux Métal -> Plastiques haute performance Élimination dopérations secondaires (usinage, soudage, peinture) Coût de la matière Avantages additionnels : résistance à la corrosion, meilleure étanchéité, propriétés électriques, isolation thermique Exemples : Pompe à eau Cales latérales BVA Exp. : Aubes de turbocompresseur 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

26 MATERALIA, 29 avril CONTRIBUTION COUT Le remplacement des matériaux Intégration de fonctions Module de porte Faurecia Réduction du nombre de pièces Réduction des usinages et soudages Réduction du temps de montage 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

27 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE CONTRIBUTION CO CONTRIBUTION SECURITE CONTRIBUTION PERFORMANCE CONTRIBUTION COUTS CONTRIBUTION DEVELOPPEMENT DURABLE 2 – BILAN DES PIECES MATERALIA, 29 avril 2010 SOMMAIRE

28 MATERALIA, 29 avril 2010 Plastiques recyclés renforcés de fibres longues : absorbeur de pare-chocs, passage de roue, panneau sous réservoir, déflecteur sous caisse, cache batterie, etc CONTRIBUTION DEVELOPPEMENT DURABLE Le recyclage Remarques : Pièces non visibles Pas recyclable : les thermoplastiques et les pièces de petites dimensions 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

29 MATERALIA, 29 avril 2010 Fibres naturelles issues de coton, de lin, de kénaf, de chanvre, de sisal, de bois, de bambou, etc. Compoundage : tablette arrière, tablier et tapis de coffre, panneaux insonorisants injection : bouchons de réservoir de liquide de lave-glace en PP/chanvre, habillages en PP/bois (70%/30%) ou supports de haut parleur CONTRIBUTION DEVELOPPEMENT DURABLE Les biomatériaux 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

30 MATERALIA, 29 avril 2010 Polyols végétaux : intégration de bio-polymère dans la mousse de polyuréthane CONTRIBUTION DEVELOPPEMENT DURABLE Les biomatériaux mousses de siège, accoudoirs, appuie-têtes, pavillons, pommeaux de levier de vitesse, insonorisants : plancher, coffre, moteur, etc. 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX

31 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE 2 – BILAN DES PIECES VEHICULES ELECTRIQUES VEHICULES FAIBLES CO LOW COST AIDES A LA CONDUITE / SECURITE MATERALIA, 29 avril 2010 SOMMAIRE

32 MATERALIA, 29 avril BILAN DES PIECES VEHICULES ELECTRIQUES Nouvelles pièces : Câbles haute tension haute intensité (cuivre) Moteurs électriques (néodyme : force magnétique = 10 x ferrite) Batterie lithium-ion (lithium, cuivre, cobalt, manganèse, néodyme) Convertisseur CC/CC, onduleur, autres électroniques de puissance Bruiteur ?

33 MATERALIA, 29 avril BILAN DES PIECES Moteur thermique VEHICULES ELECTRIQUES Moteur électrique Mais : Voiture électrique : estimation 3 à 10% du marché en 2025 VE à prolongateur thermique dautonomie Chevrolet Volt Opel Ampera

34 MATERALIA, 29 avril BILAN DES PIECES Boîte de vitesses (Volant double masse, embrayage, synchroniseurs, 6 rapports, marche arrière, etc.) VEHICULES ELECTRIQUES Boîtier de transmission simple (peut-être 2 rapports à lavenir)

35 MATERALIA, 29 avril BILAN DES PIECES Vitres en verre VEHICULES ELECTRIQUES Vitre en polycarbonates Radiateur de chauffage dhabitacle Chauffage électrique Pompe à chaleur Compresseur de climatisation Pompe à chaleur inversée Circuit de freinage conventionnel Circuit de freinage conventionnel avec pompe à vide électrique Circuit de freinage électrique Éclairage halogène Éclairage à LED Mitsubishi i-MiEV

36 MATERALIA, 29 avril BILAN DES PIECES VEHICULES ELECTRIQUES Particularités de la voiture hybride : Batterie NiMH : technologie suffisante car capacité faible de stockage dénergie Boîte de vitesses pilotée plutôt que BVA (hydraulique ou double embrayage) Coût inférieur à BVA Rupture de couple au changement de rapport compensée par la traction électrique

37 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE 2 – BILAN DES PIECES VEHICULES ELECTRIQUES VEHICULES FAIBLES CO LOW COST AIDES A LA CONDUITE / SECURITE MATERALIA, 29 avril 2010 SOMMAIRE

38 MATERALIA, 29 avril BILAN DES PIECES Boîte de vitesses automatique VEHICULES FAIBLES CO 2 Boîte de vitesses à double embrayage Pneumatiques conventionnels Pneumatiques à faible résistance au roulement Acier : capot moteur, hayon arrière, panneaux de porte, toit Aluminium, Voire fibres de carbone (MegaCity) Métal : module avant, banquette arrière Polymère ou composites

39 MATERALIA, 29 avril BILAN DES PIECES VEHICULES FAIBLES CO 2 Adieu moteurs V6 et V8 ! moteurs 2 et 3 cylindres moteurs suralimentés : turbocompresseurs, compresseur, compresseur électrique, turbosuralimentation séquentielle, intercooler air ou eau, volant bimasse, EGR, injection directe, capteurs de combustion, pistons en acier, etc. Fiat bicylindre TWIN-AIR

40 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE 2 – BILAN DES PIECES VEHICULES ELECTRIQUES VEHICULES FAIBLES CO LOW COST AIDES A LA CONDUITE / SECURITE MATERALIA, 29 avril 2010 SOMMAIRE

41 MATERALIA, 29 avril BILAN DES PIECES VEHICULES LOW COST Frein sur les nouvelles technologies Prestations CO 2 et sécurité inférieures Marché croissant Réduction du nombre de pièces (nouvelles technologies) Peu dacier UHLE et daluminium Technologies issues du 2-roues Peu damortissement et dinsonorisants Retour du frein à tambour

42 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE 2 – BILAN DES PIECES VEHICULES ELECTRIQUES VEHICULES FAIBLES CO LOW COST AIDES A LA CONDUITE / SECURITE MATERALIA, 29 avril 2010 SOMMAIRE

43 MATERALIA, 29 avril BILAN DES PIECES AIDES A LA CONDUITE / SECURITE Radars courtes et longues portées : Régulateur de vitesse automatique Avertissement de collision Freinage automatique Capteurs à ultrasons latéraux: Assistance au stationnement en bataille, Assistance aux manœuvres pour quitter une place de parking Manœuvre de stationnement entièrement automatique, Avertisseur de risque de collision latérale,

44 MATERALIA, 29 avril BILAN DES PIECES AIDES A LA CONDUITE / SECURITE Caméra : Alerte de dépassement de ligne blanche Lecture de panneaux : limitation de vitesse, stop, etc. Détection de présence de piéton sur la trajectoire Eclairage : code/phare automatique, plein phare adaptatif Aide à la vision nocturne Freinage automatique Aide au stationnement Vue panoramique Capteur de pluie etc. Audi A8

45 Merci de votre attention MATERALIA, 29 avril 2010 SOMMAIRE


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