Les matières plastiques accompagnent la révolution automobile

Les constructeurs automobiles se tournent résolument vers les matières plastiques.

Les plastiques  sont les seconds matériaux les plus utilisés dans l'automobile.

Alors qu'une automobile moyenne pèse entre 1,2 et 1,5 tonne, une voiture est aujourd'hui constituée de plus de 20% de matériaux plastiques.

Ce chiffre devrait augmenter à l'avenir.

La voiture de demain consommera moins de carburant car elle sera plus légère.

A ce titre, les plastiques sont un atout essentiel pour relever les défis de la voiture de demain.

Les plastiques sont des polymères, soit des chaînes de molécules identiques, généralement fabriquées à partir de quatre éléments : le carbone, l'hydrogène, l'azote et l'oxygène. On les classe en deux catégories : les thermoplastiques (85%) qui peuvent être chauffés et formés à l'infini et les thermodurcissables (15%) qui une fois chauffés, sont eux indéformables.

Les matériaux composites sont l'alliance entre une matrice polymère (plastique) et un autre matériau, sous la forme d'une fibre tissée. Pour exemple : polyester et tissu de verre, époxy et tissu de carbone, ou polyamide et tissu de carbone.

PlasticsEurope classe les plastiques en trois grandes familles : les plastiques standards (polyoléfines, PS, PSE, PVC et PET (utilisés pour les bouteilles et l'emballage), les plastiques techniques résistant à une température comprise entre 100 et 150° et les polymères haute performance résistant au?delà de 150°.

Gérard Liraut, Expert Leader « Polymères, Caractérisation et Procédés de Transformation » constate le poids grandissant des plastiques chez Renault.

« Chez Renault, chacun de ces plastiques trouve sa place dans une voiture, que ce soit dans l'habitacle (40% en poids et 48% en valeur), dans la carrosserie (50% en poids et 26% en valeur) ou le moteur (10% en poids, 26% en valeur) ».

Parce qu'ils allient la légèreté à la performance technique, les plastiques font partie des matériaux de l'allègement des véhicules et de la réduction de leur consommation de carburant.

Une réduction de 100 kg du poids de la carrosserie d'un véhicule standard abaisse ses émissions de CO2 de 10 g/km.

Sur la durée de vie d'un véhicule, l'allègement généré par toutes les pièces en plastique d'une voiture permet à son conducteur d'économiser 750 litres de carburant pour un total, en moyenne, de 150 000 km parcourus.

Les économies de carburant générées se traduisent, pour le conducteur, par un gain d'environ 1 000 euros (sur la base d'un litre d'essence à 1,33 euro).

Pour réduire les émissions de CO2 des véhicules, les constructeurs automobiles ont introduit des matériaux plastiques, dont nombre de composites, dans la caisse, les pièces de l'habitacle et du compartiment moteur.

Les ceintures de sécurité sont en fibres polyamide ou polyester résistant.

Les airbags sont en nylon haute résistance ou en fibres de polyamide.

Les plastiques sont indispensables à la mise au point des pare-chocs de dernière génération et des pièces à absorption d'énergie conçues pour optimiser la sécurité des occupants et des piétons. Un pare-chocs en plastique est en moyenne 50% plus léger qu'un pare-chocs fabriqué à partir d'autres matériaux, alors qu'il absorbe quatre à cinq fois plus d'énergie.

Sous le capot, les plastiques sont de plus en plus présents. En cas d'accident l'arbre de transmission en matériau plastique se fend dans le sens de la longueur. Il ne plie pas, contrairement à un arbre de transmission classique qui risque de perforer le réservoir ou de pénétrer dans l'habitacle.

Renault travaille, de concert avec PSA Peugeot Citroën, avec les principaux fournisseurs français de pièces, les chimistes ainsi que les écoles et laboratoires français (IRT, ….).

Chez Renault, l'objectif est de faire maigrir la voiture de demain de 220 kg supplémentaire d'ici à 2017/2018. Cet allègement est rendu nécessaire par  les objectifs européens en termes de C02 émis par km parcouru. Elle implique le remplacement des matériaux traditionnels par des matériaux polymères de haute technologie.

Pour Gérard Liraut, la voiture de demain « contiendra moins de métal, plus de composites, y compris dans des fonctions mécaniques ».

Les voitures thermiques de demain auront des moteurs de cylindrée de plus en plus faible (phénomène dit de « downsizing »), mais aux performances constantes.

Cette évolution induit des compartiments moteur encore plus résistants à la chaleur, à la pression et aux sollicitations thermiques et mécaniques.

Les matériaux thermoplastiques seront donc obligés d'évoluer en gamme, de matériaux standards, vers des plastiques de plus en plus techniques.

Passer de la propulsion à essence à la propulsion électrique implique plus des bouleversements dans la conception des véhicules. Pour intégrer les pièces spécifiques à l'électrification (moteurs, batteries), les constructeurs ont recours à des plastiques, au niveau de la structure, pour permettre des gains de poids suffisants et atteindre un ratio poids puissance suffisant.

Les voitures partagées amènent les constructeurs automobiles à revoir leurs exigences à l'égard des matériaux. Utilisateurs multiples, pièces très fréquemment manipulées à l'intérieur comme à l'extérieur… l'impact du « car sharing » donne lieu à l'introduction de nouvelles matières et de nouveaux revêtements, tous polymères. Les matières plastiques permettent de concevoir des véhicules qui limitent au maximum le risque de rayures accidentelles et qui soient à la fois difficile à salir et facile à nettoyer (peintures auto nettoyantes, revêtements fluorés Téflon / PTFE sur les textiles de siège et les tapis, textiles anti microbien, anti allergènes, etc.).

La voiture personnalisée a recours à de nouveaux types de décorations, dont un bon nombre à base de polymères.

Les matières plastiques autorisent l'intégration de toutes les formes d'interfaces homme machine, telles qu'écrans tactiles, films fonctionnels, capteurs, etc.

Les jantes en polyamide du concept car électrique Smart forvision  permettent à elles seules une économie de poids de 3kg par roue, soit 12 kg pour le véhicule.

Les plastiques pourraient représenter 50% du poids d'un véhicule électrique à moyen terme.



Source : PlasticsEurope (association qui fédère les producteurs de matières plastiques en Europe).