Allégement

L’ALLÉGEMENT POUR RÉPONDRE
AUX OBJECTIFS CO2 2020
MATERIAUX ET ALLÉGEMENT
1. Contexte
Les contraintes environnementales croissantes imposent de mieux maîtriser les rejets de
CO2 à l’avenir. La réglementation européenne imposera dès 2020 95g de CO2 au km et l’on
peut penser que de nouveaux accords réduiront à nouveau cette valeur dans la décennie qui
suivra. La France, qui compte déjà des constructeurs automobiles parmi les meilleurs dans
ce domaine, souhaite conserver sa place et anticipe ces évolutions avec le projet « Véhicule
2l/100km » qui correspond à des émissions de l’ordre de 50 g/km pour des véhicules de
grande série.
2. Orientation technique
Les solutions d’amélioration sont multiples et aucune ne doit être négligée : chaîne de
traction, aérodynamique, résistance au roulement et réduction de la masse. Cependant des
études d’optimisation économiques montrent qu’un allègement d’environ 20% (200 à 300kg
pour des véhicules respectivement de segment inférieur ou moyen) est nécessaire pour
atteindre l’objectif de 50g/km. Rappelons que 10kg gagnés réduisent de 1g les émissions de
CO2 par kilomètre. Passer WLTP et non plus NEDC
3. Solutions techniques pour la réduction de masse
Les véhicules actuels de grande série sont en majorité constitués d’acier, puis viennent les
matières plastiques, l’aluminium et diverses autres matières en quantité plus faible. Les
constructeurs et les équipementiers ont mis en place des moyens industriels correspondant à
la transformation de ces matériaux et à leur assemblage. Ces matériaux et procédés de
transformation associés doivent continuer à exister et évoluer mais ils ne suffiront pas pour
atteindre les réductions de masse que la filière automobile française s’est fixée sur le
moyen/long terme. D’autres matériaux et technologies de transformation, tels que les
composites, apparaissent. Ils offrent des perspectives importantes de réduction de masse
mais il faudra les maîtriser et confirmer leur intérêt technico-économique pour des grandes
séries, incluant les investissements nécessaires à leur introduction qui ne pourront être que
progressifs. Quoi qu’il advienne, les automobiles continueront à être multi-matériaux avec des
compromis différents dans le temps en fonction des performances à atteindre et respecteront
la devise du « bon matériau au bon endroit ».
4. Position de la filière automobile française
Les solutions technologiques doivent être mises en perspective :
4.1. Optimisation des solutions existantes

Aciers à plus haute limite élastique et développement de technologies de
transformation plus performantes (profilage, épaisseurs variables, emboutissage à
chaud, raboutage, forge optimisée,…). Ces actions doivent apporter 5 à 10% de gain
de masse en moyenne avec des coûts maîtrisés.

Aluminium « économique » pour augmenter son taux d’utilisation, par exemple en
développant les tôles en aluminium recyclé ou en augmentant le ratio performances
mécaniques par rapport au coût. Les réductions de masse, en moyenne sur les
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pièces remplacées, seront de 20 à 25%. Cette solution permet de conserver en
grande partie les investissements existants car elle peut être appliquée aux pièces de
caisse en blanc.
4.2. Développement de nouveaux matériaux et technologies et de nouvelles filières

Magnésium pour application sur des pièces moulées (sous pression sous vide,
thixomoulage,…) ou embouties. Le gain de masse est de l’ordre de 30% mais les
applications peuvent être limitées pour des raisons de maîtrise de la corrosion, de
performances en cas de crash pour les pièces moulées ou de performances
économiques plus généralement.

Matériaux composites pour des applications structurelles, semi-structurelles ou de
robe. En fonction des matériaux, du taux de fibres de renfort et des procédés de
transformation, le gain de masse potentiel est de 25 à 60%. Le challenge au niveau
des matériaux est de développer les bonnes résines et les bons renforts pour
atteindre des niveaux de performance/coût intéressants pour l’automobile de grande
série.
Les résines thermodurcissables sont disponibles mais elles doivent évoluer pour
réduire les temps de cuisson et atteindre des temps de cycle inférieurs à 2mn pour
une utilisation en grande série. Les technologies à privilégier à court/moyen terme
sont le SMC (pièce semi-structurelle de forme simple) et le RTM (pièce structurelle ou
pièce de robe) avec des taux de renforts fibres de verre ou carbone importants qui
permettront d’augmenter leur performance.
Les résines thermoplastiques sont généralement associées à des procédés de
thermo-compression, d’une part, et au procédé RTM, d’autre part. La thermocompression est applicable à court/moyen terme, moyennant la maitrise du fluage Le
challenge au niveau des matériaux est de développer les bonnes résines et les bons
renforts pour atteindre, pendant l’opération de formage, des niveaux de
performance/coût intéressants pour l’automobile de grande série. Quant au RTM,
technologie moyen/long terme, le travail réside dans la recherche d’une résine d’un
niveau de fluidité suffisant pendant l’injection et d’un mouillage des fibres adéquat.
Par ailleurs, le développement d’une filière « fibre de carbone économique » (dont le
prix est inférieur de 50% aux fibres actuelles) permettant d’atteindre 50 à 60% de gain
de masse, pour un coût maitrisé, est un objectif majeur, à moyen/long terme, de la
filière automobile.
4.3. Technologies complémentaires

Développement des outils de simulation. L’application de nouveaux matériaux et
procédés, associés notamment aux composites dont la structure est complexe, devra
s’accompagner de codes de calculs en adéquation avec les besoins de simulation
(procédés de mise en œuvre et performance produit). Ce point est essentiel pour
maîtriser la conception, les temps de développement et les coûts associés.

Assemblages. L’introduction progressive de matériaux nouveaux qui, par ailleurs,
devront coexister avec les autres matériaux plus classiques (hybridation) impose de
trouver des solutions d’assemblage nouvelles (collage, soudage, assemblages
mécaniques …)
La filière devra s’appuyer sur les organisations académiques, les laboratoires de recherche,
les Instituts de Recherche Technologique (Jules Verne et M2P) et les industriels pour
développer et valider ces technologies et garantir leur succès. L’élaboration de lignes pilotes
en est un élément fondamental.
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