Métaux et polymères à haute résistance dans l’industrie automobile

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  • Un regard sur la façon dont les métaux et les polymères à haute résistance changent le visage de l’industrie automobile.

    Le véhicule multi-matériaux Audi A8 est l’exemple parfait de la direction que prend l’industrie automobile en termes de nouveaux métaux offrant une plus grande résistance, un poids plus léger et une malléabilité améliorée. La carrosserie de ce véhicule est composée d’un mélange d’aluminium, d’acier, d’alliages de magnésium et de polymère renforcé de fibres de carbone (CFRP). En fait, la zone conducteur et passager, ou cellule, est en PRFC. Comme l’a déclaré Matmatch, de nombreuses personnes sont surprises de découvrir que «le matériau le plus solide que les êtres humains aient jamais créé ne provient pas du métal, mais du carbone, le même matériau qui constitue la pointe d’un crayon. Bien sûr, un travail considérable est consacré à la transformation du carbone en un matériau immensément puissant aux propriétés uniques qui sont très prometteurs pour l’industrie automobile.

    L’Audi A8, un recueil de matériaux

    La dislocation de l’A8 indique dans quelle mesure une focalisation multi-matériaux peut être utilisée pour atteindre des objectifs spécifiques. Environ 58% de la structure est en aluminium, la tour de jambe de force avant comprend du magnésium (ce qui confère au véhicule moins de poids mais une plus grande rigidité), et la cage passager ajoute un quotient CFRP de 33%, encore une fois pour une plus grande rigidité). Bien sûr, le CFRP est devenu la véritable «marque» des voitures de luxe, car elles sont coûteuses et impliquent des processus complexes. Pour commencer, leur utilisation dans les véhicules commence par l’agencement de feuilles de fibres enduites de résine et d’adhésif dans un moule. Les fibres individuelles sont tissées ensemble et la nouvelle structure est placée dans un four à haute température et haute pression. Le résultat est un matériau ultra-léger avec un poids atomique inférieur à 50% d’aluminium.

    CFRP et sécurité

    Les acheteurs qui accordent la priorité à la sécurité comparer les caractéristiques de sécurité de différentes fourgonnettes, voitures et camions, en examinant la façon dont le véhicule gère les routes glissantes, les performances de freinage et, bien sûr, les performances lors des tests de sécurité en cas de collision. En effet, les conducteurs interrogés apprécient grandement la mesure dans laquelle leur véhicule les protégerait en cas d’accident. Le conducteur moyen aux États-Unis parcourt 13 476 miles par an, et chaque mile supplémentaire augmente la probabilité d’un événement routier potentiellement mortel. Les véhicules fabriqués avec CFRP se portent bien dans le domaine de la sécurité pour de nombreuses raisons. Premièrement, certaines fibres de carbone peuvent posséder jusqu’à 10 fois la résistance de l’acier. Deuxièmement, la rigidité inhérente du CFRP signifie que lorsqu’un véhicule prend un virage, la carrosserie fléchit moins qu’elle ne le ferait si elle était en aluminium ou en acier, donc confère une plus grande traction à la roue.

    Nouveaux matériaux mariés à l’impression 3D

    En plus de mélanger différents métaux et polymères de nouvelles manières, les fabricants utilisent également la technologie 3D pour répondre à des normes de sécurité élevées et dépasser les attentes de performance des clients. La société Divergent3D, par exemple, construit son châssis de voiture avec des nœuds métalliques imprimés en 3D qui se connectent à des tiges structurelles en plastique renforcé de fibre de carbone. La carrosserie principale de la voiture, quant à elle, est en composite plastique, mais les constructeurs indiquent déjà clairement qu’ils sont ouverts à l’utilisation d’autres matériaux. «Le corps n’est pas structurel et pourrait être fait de n’importe quoi», disent-ils. Local Motors est une autre entreprise qui combine la technologie 3D avec des plastiques renforcés de fibre de carbone pour une plus grande résistance. De plus grandes entreprises comme Ford ont également déjà annoncé leur intérêt pour la technologie d’impression 3D comme moyen de créer des véhicules fabriqués à la fois avec des matériaux traditionnels et nouveaux.

    Matériaux intelligents

    La prochaine génération de matériaux dans l’industrie automobile sont sans aucun doute des “ matériaux intelligents ” – ceux qui réagissent et changent lorsqu’ils sont épousés par la chaleur et la lumière, des réactions chimiques, de l’énergie électrique, etc. Les constructeurs automobiles étudient déjà la possibilité d’utiliser des matériaux à mémoire de forme, qui prennent une nouvelle forme à basse température puis retrouvent leur forme d’origine à des températures plus élevées. L’intérieur des automobiles est un cadre particulièrement intéressant pour ce type de matériau. Imaginez un siège d’auto en alliage à mémoire de forme qui s’adapte aux contours du conducteur avec la nécessité d’utiliser un réglage manuel ou dispositifs automatisés biométriquement.

    C’est en effet une période passionnante pour les constructeurs automobiles souhaitant mélanger les matériaux en fonction de leurs besoins. Des matériaux intelligents qui “ moulent ” à la forme du conducteur, aux cellules CFRP robustes qui assurent la sécurité des conducteurs et des passagers, il existe de nombreuses façons de personnaliser les voitures et de les rendre plus sûres et encore plus agréables à conduire. Enfin, des technologies telles que l’impression 3D ajoutent des composants rapides, légers et robustes à l’équation, élargissant la gamme de matériaux possibles pouvant être imprimés dans la voiture des rêves d’un designer. Et si vous pensiez que les matériaux traditionnels étaient pratiquement perdus, détrompez-vous. Ford expérimente actuellement des matériaux durables, notamment du soja, de la paille de blé et du bambou.

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