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Des entreprises œuvrent déjà depuis plusieurs années pour faire émerger des solutions, à l’image d’Arkema qui ambitionne d’alléger nos véhicules. Le groupe Arkema accompagne l’industrie automobile et des transports dans le défi de la réduction des émissions de CO2.
Le sujet du développement durable est désormais sur toutes les lèvres, et la COP21n’y est pas étrangère, tout comme les nouvelles réglementations européennes qui, dans le contexte de la réduction des émissions de gaz à effet de serre, fixent des objectifs et des limites à l’horizon 2020 au-delà desquels les constructeurs et les automobilistes devront s’acquitter d’une amende.
Il y a effectivement urgence, les émissions des véhicules représentant près de 12% des émissions de CO2 au niveau mondial. Parmi les moyens permettant de réduire les rejets des voitures, l’allègement est un des principaux leviers envisagés. C’est en tout cas la piste sur laquelle travaille Arkema, coordonnateur du projet Compofast, soutenu par l’Ademe.
Un projet fédérateur
Dans le cadre de Compofast, les parties prenantes sont nombreuses. Le projet rassemble, en effet, 12 partenaires industriels (4 grands groupes, dont Plastic Omnium, 3 ETI, 4 PME et le GIE PSA/Renault), 6 partenaires académiques ou de recherche, ainsi que des centres techniques et laboratoires de recherche publique.
À lui seul, ce partenariat est donc une véritable filière, démontrant qu’il est désormais possible de commercialiser à grande échelle des véhicules plus légers à prix égal (ou presque), grâce à l’intégration de matériaux composites dans la structure des voitures.
«L’Europe nous impose de nouvelles normes d’émission de CO2 auxquelles doivent se soumettre les constructeurs européens», expose Michel Glotin, directeur scientifique d’Arkema. «D’ici 2020-2021, nos automobiles doivent émettre 95 g de CO2 par kilomètre parcouru. Or, en 2012, chez Renault PSA comme chez les autres constructeurs, nous sommes autour de 130 g de CO2 par kilomètre parcouru. Le véhicule du futur doit donc réduire de 30% ses émissions d’ici à 5 ans. Il était temps de s’y mettre !».
Pour que le projet fonctionne et que les résultats soient probants en termes de préservation de l’environnement, encore faut-il que ce nouveau véhicule soit accessible aux automobilistes, et qu’ils trouvent leur compte à changer leurs habitudes et à adopter un mode de vie plus propre.
«Le véhicule ne doit pas coûter plus cher à l’achat en raison du changement de technologies sous peine d’être un échec. Comme les matériaux composites envisagés sont plus onéreux, nous devons réaliser des économies ailleurs, notamment lors de la fabrication en série. De même, avec une structure plus légère, la voiture sera moins gourmande en carburant, pour une économie d’environ 1 litre au 100 km. Ce sont nos objectifs à atteindre pour que le projet puisse véritablement se développer, être rentable et commercialisé».
Les matériaux composites : l’avenir ?
L’objectif du projet Compofast est donc de mettre au point de nouveaux matériaux composites pour remplacer les métaux dans les pièces de structure automobile de grande série.
«Aujourd’hui, des efforts en termes d’allègement ont déjà été opérés sur différents aspects du véhicule, au niveau de la carrosserie notamment, des pare-chocs, des phares… Il est désormais nécessaire de s’attaquer à la structure», explique Michel Glotin. La caisse en blanc, squelette de la voiture, est ainsi toujours réalisée en acier, un métal lourd qui engendre une grande consommation et d’importants rejets de CO2.
«Beaucoup de facteurs sont retravaillés pour réussir à réduire de 30% les émissions des véhicules, comme l’aérodynamisme avec la révision du design des voitures, la résistance au roulement, l’amélioration des moteurs et des pneumatiques, le tout associé à une réduction inévitable du poids des véhicules de 200 à 250 kg environ. Cela devrait permettre d’atteindre les exigences des directives européennes. D’autant que, aujourd’hui, les véhicules de Formule 1 sont déjà construits intégralement en composites, et les voitures de sport haut de gamme en comportent aussi beaucoup. Tout l’enjeu est donc de développer des matériaux adaptés aux contraintes de coût et de sécurité, et des procédés de fabrication adaptés à la production en série».
Si l’Europe exige des véhicules plus propres, donc plus légers, elle impose aussi que ces derniers soient recyclables à 90%, un véritable défi !
«C’est un des impératifs de base que nous avons pris en compte dès le début du projet. Dans la chimie que nous développons, nous visons des produits aisément recyclables en fin de vie». Arkema se tourne donc vers des matériaux composites en plastique et une nouvelle résine thermoplastique. Une fois la chimie des matériaux composites aboutie, pour les procédés de fabrication, rien de sorcier : le matériau composite qui forme la pièce de structure automobile est réalisé à l’aide d’un renfort comme de la fibre de verre, positionnée dans une empreinte de l’outillage (sorte de moule) dans lequel est injectée la résine à l’état liquide qui durcit par la suite en 30 minutes.
Des résultats encourageants
Le projet, qui entame désormais sa 3ème année, dispose encore de 1 an à ce consortium pour en valider toutes les étapes.
Les objectifs à atteindre sont clairs : développer de nouveaux matériaux et textiles de renfort adaptés à la fabrication d’un composite par moulage et aux contraintes de l’automobile, des méthodes de simulation adaptées à ces matériaux, par la génération de nouvelles lois de comportement et la mise au point de protocoles de caractérisation mécanique ainsi que de nouveaux procédés de réalisation des pièces composites, conjointement aux nouveaux matériaux et textiles, pour proposer le meilleur compromis coût/propriétés pour chaque pièce considérée.
«Nous progressons bien sur la mise au point des technologies. Nous espérons d’ailleurs proposer un pilote de démonstration dans le courant de l’année 2016 pour certaines d’entre elles», détaille le scientifique, qui espère voir prochainement la mise en place d’une chaîne de production en série répondant à la cadence de la production automobile avec de nouveaux matériaux, et capable de réaliser des véhicules propres performants à des prix raisonnables, avec un poids allégé et une capacité de recyclage de 90%.
À l’horizon 2017, il faudra avoir validé toutes les étapes du prototype et augmenter la cadence de production à 1 pièce réalisée toutes les 2 minutes, soit un millier de véhicules réalisés par jour. Un beau projet d’avenir pour un monde plus propre.
