Automobilele de mâine vor trebui să facă o cură severă de slăbire

După cum prevede < European Road Transport Research Advisory Council >, până în anul 2030, numărul de vehicule care vor circula în lume va creşte de la 900 de milioane, la 1,6 miliarde. În aceste condiţii, emisiunile de CO2 vor trebui să fie reduse cu minim 40%. O problemă care pentru constructorii de automobile este echivalentă cu aceea a cuadraturii cercului. Pentru a micşora substanţial consumul de carburant şi deci emisiunile de CO2, ar trebui ca greutatea vehiculelor să scadă vertiginos. O reducere a masei vehiculelor cu 100 kg înseamnă 0,5 l mai puţin carburant consumat şi o reducere de 10 g a emisiunilor de CO2 la 100 km.

Utilizarea de noi materiale şi în special cele composite pentru fabricarea caroseriilor şi a pieselor de structură face obiectul unor cercetări intense la nivel mondial. O tendinţă care a putut fi constatată şi la salonul JEC 2013 care a avut loc la Paris în luna martie. Mai mulţi parteneri (Cetim, Onera, PSA Peugeot Citroën, Compose) au prezentat pentru prima oară un triunghi de suspensie automobilă fabricat în material composit. O piesă care este cu 50% mai uşoară decât cea în metal. Concepţia numerică a aces­tui triunghi a fost asigurată de departamentul < Matériaux et structures composites > al Onera. Forma pentru a asigura termoformajul şi mulajul simultan al foilor compozite a fost realizată şi brevetată de Cetim şi Compose.

Această premieră mondială în realizarea pieselor de structură arată însă ca echipele tehnice sunt la începutul drumului. Utilizarea materialelor compozite impune nu numai modificări în ceea ce priveşte arhitectura automobilelor şi a materialelor folosite, dar şi în ceea ce priveşte procedeele de fabricare a acestor piese. O problemă complicată în domeniul automobilelor unde procedeele actuale de fabricaţie asigură în acelaşi timp productivitatea şi competitivitatea necesare. Ceea ce nu este cazul pentru fabricarea pieselor în materialele compozite.

Numeroşi constructori de automobile ca şi alţi actori ai acestei filiere industriale (cei mai avansaţi sunt germanii şi japonezii) fac cercetări asidue în acest domeniu pentru a pune la punct instalaţii de producţie capabile să rivalizeze cu productivitatea şi costurile uzinelor actuale. Constructorii germani de automobile Daimler, Volkswagen şi BMW s-au lansat fiecare de mai bine de zece ani în cercetările privind utilizarea materialelor compozite pentru fabricarea pieselor de structură. Ei sunt parteneri cu Institutele de cercetări Fraunhofer ICT, IWM şi LBF, ca şi cu universităţile din Munchen şi Achen. Cercetări care au ajuns astăzi la un rezultat concret cum este de exemplu vehiculul electric I3 Megacity care va fi comercializat de BMW anul acesta. Un automobil care utilizează aluminiu pentru şasiu şi compozitele întărite cu fibre de carbon pentru caroserie. Constructorul german a anunţat un partenariat cu fabricantul de fibre de carbon SGL Automotive Carbon Fibers LLC pentru crearea unei uzine în localitatea Moses Lake (Statele Unite) şi a lansat construcţia unei uzine de asam­blare a acestui model la Leipzig (Germania). O investiţie totală de 400 de milioane de euro.

Fabricantul italian Quantum Composite a prezentat la salonul JEC 2013 un braţ de suspensie în materiale compozite care înlocuieşte acceaşi piesă în aluminium. Instalată de constructorul italian Lamborghini pe unele modele ale sale, piesa în materiale compozite reduce greutatea cu 30%. Timpul de fabricaţie al acestei piese este însă de 15 minute ceea ce nu este compatibil cu o producţie în serie mare.

Grupul japonez Toray specializat în fabricarea fibrelor de carbon a deschis în 2008 la Nagoya un centru de R & D specializat în producţia de piese automobile. El are ca partener pe Nissan şi obiectivul principal este reducerea timpului de fabricare a pieselor compozite. Daimler a semnat un acord cu Toray în aprilie 2009 pentru a pune la punct împreună piese automobile compozite întărite cu fibre de carbon.

Filiera automobilă franceză a lansat la salonul JEC 2013 un proiect de anvergură pentru reducerea timpului de fabricare şi a costurilor pieselor compozite. Este vorba de a se realiza o instalaţie pilot capabilă să producă cu o cadenţă rapidă piesele compozite. Partenerii acestui proiect sunt: IRT Jules Verne, Cetim, IRT M2P, PSA Peugeot Citroën, Renault, Faurecia, Arkema. O serie de instalaţii (Cetim la Nantes, PPE la Saint-Avold si CEMCAT la Laval) sunt deja operaţionale şi vor fi folosite de acest proiect. O serie de universităţi franceze participă la acest proiect: Ecole Centrale de Nantes, Université Nantes, CNRS, Art et Métiers Paristech (centres de Angers si de Metz), Université de Lorraine, ENSIC de Nancy. Pentru a face faţă dificultăţilor tehnice ale aces­tui proiect (o mare supleţe a formei pieselor pline şi goale, un ciclu de fabricaţie total mai mic de 2 minute), partenerii se bazează pe un echipament de cercetare integrat, o instalaţie pilot care funcţionează în mod continuu: materialul de bază (fibre şi polimere) intră la un capăt al instalaţiei şi piesele < net shape > ies la celălalt capăt. Instalaţia va realiza piesele conform principiului < materia bună pusă la locul potrivit >, ceea ce va limita deşeurile la mai puţin de 5% din greutate. Proiectul, unic în lume, va avea un cost de 20 de milioane de euro pe perioadă 2013-2015.