Les composites dans l'industrie automobile

Si a ses debuts, il y a plus d'une centaine d'annees, une automobile etait constituee principalement de bois et d'acier, aujourd'hui elle rassemble de nombreux materiaux appartenant aux grandes familles suivantes : materiaux ferreux : fontes, aciers, toles (environ 62 % de sa masse) ; materiaux non ferreux : aluminium (fonte et tole), cuivreux, magnesium (environ 9 %) ; materiaux mineraux : verre, ceramique (environ 4 %) ; materiaux organiques : environ 25 %, repartis en moyenne de la maniere suivante : 4 % : elastomeres, 6 % : peintures, adhesifs, textiles, fluides, 15 % : materiaux plastiques, thermoplastiques (TP) ou thermodurcissables (TD). Selon les vehicules, ces 15 % peuvent varier de 10 a 20 % et se repartir dans les differentes fonctions constitutives d'un vehicule de la maniere suivante : equipement interieur ou habitacle : 50 %, applications exterieures : 30 a 35 %, pieces sous capot : 15 %, pieces de structure : 0 a 5 %. A noter que le pourcentage d'utilisation des materiaux plastiques n'a cesse de croitre depuis le milieu des annees 50/60, il etait de 6 % dans les annees 60/70. Aujourd'hui, en moyenne 15 % pour un vehicule moyen de 1 300 kg, cela represente environ 200 kg / vehicule de « materiaux plastique ». Cette evolution est due au fait que le choix d'un materiau donne pour une application donnee oblige a une confrontation de solutions afin de rechercher le meilleur couple materiau/procede de fabrication d'une piece en tenant compte de nombreux criteres : des criteres techniques et industriels lies a la capacite et a la disponibilite des moyens industriels, des criteres economiques lies au cout des materiaux et aux couts de production et enfin des criteres sociaux guidant les orientations des choix du client final. Les materiaux composites sont apparus dans l'industrie automobile au milieu des annees 1950. A cette epoque, les materiaux et les procedes de transformation etaient peu nombreux : essentiellement des matrices polyesters thermodurcissables renforcees par des fibres de verre courtes, mises en œuvre manuellement dans des moules ouverts ou fermes suivant le procede SMC (Sheet Moulding Compound). Au XXIe siecle, de nombreux materiaux et procedes de transformation sont a la disposition des concepteurs. Les matrices peuvent etre thermoplastiques (polypropylene, polyamide, polyurethanne,....) ou thermodurcissables (polyester, vinylester, epoxy, polydicyclopentadiene,....). Les fibres de renforcement peuvent etre en verre, aramide, carbone, thermoplastique, voire vegetales, utilisees sous forme coupee courte ou longue, continue, tissee, tressee, tricotee...... Selon le type de matrices utilisees, TP ou TD, les procedes de mise en œuvre sont tres varies : injection (RTM – Resin Transfer Moulding, BMC-Bulk Moulding Compound, RIM – Reaction Injection Moulding) ; compression et formage (SMC – Sheet Moulding Compound, GMT – Glass Mat Thermoplastic, TRE – Thermoplastique Renforce Estampable) ; pultrusion ; enroulement filamentaire ; infusion sous vide. Les procedes en moules fermes et l'utilisation de resines contenant peu de styrene sont aujourd'hui privilegies afin de reduire les emissions de composes volatils dans les ateliers (pour le styrene la limite maximale est de 20-200 ppm, voire 20-25 ppm dans certains pays).