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LES PERSPECTIVES TECHNIQUES

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Présentation au sujet: "LES PERSPECTIVES TECHNIQUES"— Transcription de la présentation:

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

2 AUTO-INNOVATIONS Site : www.auto-innovations.com
Presse : revue « Ingénieurs de l’Automobile » Autres prestations liées à la technologie automobile : dossiers de presse, argumentation de vente produits, analyse comparative de technologies, etc. Yvonnick Gazeau MATERALIA, 29 avril 2010

3 SOMMAIRE 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE
1.1 - CONTRIBUTION CO2 1.2 - CONTRIBUTION SECURITE 1.3 - CONTRIBUTION PERFORMANCE 1.4 - CONTRIBUTION COUTS 1.5 - CONTRIBUTION DEVELOPPEMENT DURABLE 2 – BILAN DES PIECES MATERALIA, 29 avril 2010

4 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.1 - CONTRIBUTION CO2 Rappel de la réglementation européenne : 130 g de CO2/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 l’avancement : frictions (transmission, pneumatiques) aérodynamisme allègement du véhicule moteur (rendement et emploi) MATERALIA, 29 avril 2010

5 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.1 - CONTRIBUTION CO2 L’allègement de l’automobile Deux impacts : Energie à l’accélération Résistance au roulement des pneumatiques Contraintes : Confort : besoin d’habitabilité et d’espace de chargement Sécurité : habitacle indéformable, airbags, médiatisation EuroNCap BMW 3 et Laguna passées de 2 à 5 étoiles entre 1997 et 2005 Exemple : La remplaçante de la Peugeot 207 a un objectif d’allègement de 100 kg tout en maintenant ou augmentant les prestations en termes de sécurité passive et active. MATERALIA, 29 avril 2010

6 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.1 - CONTRIBUTION CO2 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 MATERALIA, 29 avril 2010

7 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.1 - CONTRIBUTION CO2 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 Coût ? Réseau de réparation ? Jaguar XK Ce n’est pas encore une solution pour une production en volume MATERALIA, 29 avril 2010

8 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.1 - CONTRIBUTION CO2 La caisse en blanc hybride acier/aluminium Quelques applications : BMW Série 5 (E60/2004) et Audi TT Audi TT : Gain de poids de 48% Contraintes : liaisons acier/aluminium > collage, clinchage, rivetage BMW Série 5 MATERALIA, 29 avril 2010

9 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.1 - CONTRIBUTION CO2 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 MATERALIA, 29 avril 2010

10 Support de siège prototype par Faurecia
1 - CONTRIBUTION CO2 1.1 - CONTRIBUTION CO2 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. Contraintes : pas de faible épaisseur, coût, Support de siège prototype par Faurecia MATERALIA, 29 avril 2010

11 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.1 - CONTRIBUTION CO2 Le verre > Le verre représente près de 4% de la masse d’une voiture. Solution d’allègement : réduction de son épaisseur, souvent en verre feuilleté > Remplacement du verre par le polycarbonates. Gain de poids potentiel : jusqu’à 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 MATERALIA, 29 avril 2010

12 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.1 - CONTRIBUTION CO2 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 MATERALIA, 29 avril 2010

13 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.1 - CONTRIBUTION CO2 La construction allégée Intégration de fonctions Renforts Différentes insertions dans les profilés Mousse d’aluminium MATERALIA, 29 avril 2010

14 SOMMAIRE 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE
1.1 - CONTRIBUTION CO2 1.2 - CONTRIBUTION SECURITE 1.3 - CONTRIBUTION PERFORMANCE 1.4 - CONTRIBUTION COUTS 1.5 - CONTRIBUTION DEVELOPPEMENT DURABLE 2 – BILAN DES PIECES MATERALIA, 29 avril 2010

15 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.2 - CONTRIBUTION SECURITE La pression sur la sécurité Besoin sociétal Efficacité de l’organisme EuroNCap MATERALIA, 29 avril 2010

16 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.2 - 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 MATERALIA, 29 avril 2010

17 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.2 - CONTRIBUTION SECURITE Zones à grande limite élastique Contraintes des aciers UHLE: Presses plus puissantes Difficultés d’emboutissage (effet ressort) MATERALIA, 29 avril 2010

18 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.2 - CONTRIBUTION SECURITE Zones d’absorption d’énergie Faibles vitesses : Zone élastique constituée de pièces en polymère Vitesse élevée : acier HLE et THLE, aluminium, mousse d’aluminium MATERALIA, 29 avril 2010

19 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.2 - CONTRIBUTION SECURITE Zones d’absorption d’énergie Exemple d’innovation : Crash-box en mousse métallique en aluminium, alliages de cuivre ou d’acier Les mousses métalliques : Absorbent de grandes quantités d’énergie, 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. MATERALIA, 29 avril 2010

20 SOMMAIRE 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE
1.1 - CONTRIBUTION CO2 1.2 - CONTRIBUTION SECURITE 1.3 - CONTRIBUTION PERFORMANCE 1.4 - CONTRIBUTION COUTS 1.5 - CONTRIBUTION DEVELOPPEMENT DURABLE 2 – BILAN DES PIECES MATERALIA, 29 avril 2010

21 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.3 - CONTRIBUTION PERFORMANCE La résistance à la température Downsizing moteur : des températures de plus en plus élevées Plastiques 150°C : compartiment moteur (ex : habillage moteur) Plastiques 300°C : ligne d’échappement (ex : circuit EGR) Alliage à base de nickel 1050°C : turbocompresseur pour moteur à essence Céramique < 1200°C : isolation thermique à l’échappement La T° dans le compartiment moteur est de + en + élevée MATERALIA, 29 avril 2010

22 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.3 - CONTRIBUTION PERFORMANCE La résistance à l’usure Le revêtement DLC (Diamond-Like Carbon) : Dureté supérieure au carbure ou du nitrure de Titane, jusqu'à 20 Gpa Exemples d’application : Déjà commercialisés : poussoir, arbre à cames, linguet En évaluation : jupe de piston en aluminium et segment MATERALIA, 29 avril 2010

23 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.3 - CONTRIBUTION PERFORMANCE Le cas particulier du pneumatique Objectifs antinomiques : Réduction de la résistance au roulement Résistance à l’usure 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 MATERALIA, 29 avril 2010

24 SOMMAIRE 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE
1.1 - CONTRIBUTION CO2 1.2 - CONTRIBUTION SECURITE 1.3 - CONTRIBUTION PERFORMANCE 1.4 - CONTRIBUTION COUTS 1.5 - CONTRIBUTION DEVELOPPEMENT DURABLE 2 – BILAN DES PIECES MATERALIA, 29 avril 2010

25 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.4 - CONTRIBUTION COUT Le remplacement des matériaux Métal -> Plastiques haute performance Élimination d’opérations secondaires (usinage, soudage, peinture) Coût de la matière Avantages additionnels : résistance à la corrosion, meilleure étanchéité, propriétés électriques, isolation thermique Exemples : Estimation moyenne constructeurs : Un gain de 1 kg coûte 10 € par véhicule Contrainte : envolé des prix des matières premières jusqu’à 60% de fibres de verre, voire fibres de carbone Pompe à eau Cales latérales BVA Exp. : Aubes de turbocompresseur MATERALIA, 29 avril 2010

26 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.4 - CONTRIBUTION COUT Le remplacement des matériaux Intégration de fonctions Réduction du nombre de pièces Réduction des usinages et soudages Réduction du temps de montage PTFE : polytetrafluoroethylène Module de porte Faurecia MATERALIA, 29 avril 2010

27 SOMMAIRE 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE
1.1 - CONTRIBUTION CO2 1.2 - CONTRIBUTION SECURITE 1.3 - CONTRIBUTION PERFORMANCE 1.4 - CONTRIBUTION COUTS 1.5 - CONTRIBUTION DEVELOPPEMENT DURABLE 2 – BILAN DES PIECES MATERALIA, 29 avril 2010

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

29 1 – CONTRIBUTION DES MATERIAUX
1.5 - CONTRIBUTION DEVELOPPEMENT DURABLE Les biomatériaux 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 MATERALIA, 29 avril 2010

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

31 SOMMAIRE 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE
2 – BILAN DES PIECES 2.1 - VEHICULES ELECTRIQUES 2.2 - VEHICULES FAIBLES CO2 2.3 - LOW COST 2.4 - AIDES A LA CONDUITE / SECURITE MATERALIA, 29 avril 2010

32 2 - BILAN DES PIECES 2.1 - 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 ? MATERALIA, 29 avril 2010

33 2 - BILAN DES PIECES 2.1 - VEHICULES ELECTRIQUES Moteur thermique
Moteur électrique Mais : Voiture électrique : estimation 3 à 10% du marché en 2025 VE à prolongateur thermique d’autonomie Chevrolet Volt Opel Ampera MATERALIA, 29 avril 2010

34 2 - BILAN DES PIECES 2.1 - VEHICULES ELECTRIQUES Boîte de vitesses
(Volant double masse, embrayage, synchroniseurs, 6 rapports, marche arrière, etc.) Boîtier de transmission simple (peut-être 2 rapports à l’avenir) MATERALIA, 29 avril 2010

35 2 - BILAN DES PIECES 2.1 - VEHICULES ELECTRIQUES Vitres en verre
Vitre en polycarbonates Radiateur de chauffage d’habitacle 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 MATERALIA, 29 avril 2010

36 2 - BILAN DES PIECES 2.1 - VEHICULES ELECTRIQUES
Particularités de la voiture hybride : Batterie NiMH : technologie suffisante car capacité faible de stockage d’énergie 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 MATERALIA, 29 avril 2010

37 SOMMAIRE 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE
2 – BILAN DES PIECES 2.1 - VEHICULES ELECTRIQUES 2.2 - VEHICULES FAIBLES CO2 2.3 - LOW COST 2.4 - AIDES A LA CONDUITE / SECURITE MATERALIA, 29 avril 2010

38 2 - BILAN DES PIECES 2.2 - VEHICULES FAIBLES CO2
Boîte de vitesses automatique Boîte de vitesses à double embrayage Pneumatiques à faible résistance au roulement Pneumatiques conventionnels Aluminium, Voire fibres de carbone (MegaCity) Acier : capot moteur, hayon arrière, panneaux de porte, toit Métal : module avant, banquette arrière Polymère ou composites MATERALIA, 29 avril 2010

39 Fiat bicylindre TWIN-AIR
2 - BILAN DES PIECES 2.2 - VEHICULES FAIBLES CO2 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 MATERALIA, 29 avril 2010

40 SOMMAIRE 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE
2 – BILAN DES PIECES 2.1 - VEHICULES ELECTRIQUES 2.2 - VEHICULES FAIBLES CO2 2.3 - LOW COST 2.4 - AIDES A LA CONDUITE / SECURITE MATERALIA, 29 avril 2010

41 2 - BILAN DES PIECES 2.3 - VEHICULES LOW COST
Prestations CO2 et sécurité inférieures Marché croissant Frein sur les nouvelles technologies Réduction du nombre de pièces (nouvelles technologies) Peu d’acier UHLE et d’aluminium Technologies issues du 2-roues Peu d’amortissement et d’insonorisants Retour du frein à tambour MATERALIA, 29 avril 2010

42 SOMMAIRE 1 - CONTRIBUTION DES MATERIAUX AUX DEFIS AUTOMOBILE
2 – BILAN DES PIECES 2.1 - VEHICULES ELECTRIQUES 2.2 - VEHICULES FAIBLES CO2 2.3 - LOW COST 2.4 - AIDES A LA CONDUITE / SECURITE MATERALIA, 29 avril 2010

43 2 - BILAN DES PIECES 2.4 - 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, MATERALIA, 29 avril 2010

44 2 - BILAN DES PIECES 2.4 - 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 MATERALIA, 29 avril 2010

45 Merci de votre attention
SOMMAIRE Merci de votre attention MATERALIA, 29 avril 2010


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