Rendre les véhicules plus légers grâce au poids de l’innovation

Issus plus spécifiquement du volet « Véhicule du futur » du Programme d’Investissements d’Avenir (PIA), ces projets s’attachent notamment à réduire le poids des véhicules routiers, contribuant ainsi à la réduction de leurs consommations d’énergie et de leurs émissions de CO2.

Alléger les véhicules pour réduire leurs consommations et leurs émissions

Depuis les années 60, le poids moyen d’un véhicule de tourisme a augmenté de plus de 60%. Cette tendance commence aujourd’hui à s’inverser avec le besoin croissant de véhicules moins polluants (normes et fiscalité, principe pollueur-payeur) et moins chers à l’usage (augmentation du prix des carburants). En fixant notamment un objectif réglementaire de 95 grammes de CO2 émis par kilomètre1, l’Union européenne a ajouté une incitation financière à l’horizon 2020. Selon l’ADEME, "l’introduction de solutions particulièrement innovantes est nécessaire (…) En la matière, l’allègement du véhicule est un véritable levier."

Les projets retenus dans le cadre de cet AMI ont pour objectif de contribuer à une baisse de 20 % en moyenne de la masse du véhicule (- 250 kg), soit une réduction des émissions de 20g de CO2/km. Les véhicules sont aujourd’hui constitués à 75 % de matériaux métalliques. Leur allègement passe par l’introduction de matériaux plus légers et en particulier de composites.

Un matériau composite est constitué d’au moins deux composants qui ne se mélangent pas mais dont la combinaison en fait un matériau particulièrement performant. Ainsi, le remplacement du métal par des composites permet d’alléger la pièce finale. Pour sa part, une matière thermoplastique est une matière qui se ramollit lorsqu’elle est chauffée au-dessus d’une certaine température. Elle peut donc être fondue sans dégradation. Cette qualité rend le matériau thermoplastique potentiellement recyclable. Pour l’instant, les matériaux composites sont réservés à des applications à haute valeur ajoutée (industrie aéronautique, voitures haut de gamme, etc.). L’enjeu est donc de les intégrer dans la production automobile de grande série tout en respectant les contraintes de coûts, de cadences et de « recyclabilité ».

Des projets compétitifs en matière de coûts, de cadences de production et de recyclabilité des matériaux

L’objectif commun aux trois projets soutenus est de produire, à grande échelle et à moindres coûts, des pièces composites capables d’être intégrées dans une structure automobile. Au total, 13 régions françaises sont concernées par le développement de ces trois projets.


1. DEMOS : "Concevoir une armature de siège avant plus légère, par l’utilisation d’une structure multi-matériaux constituée de métaux et de composites thermoplastiques"

L’intérieur d’un véhicule représente environ 20 % de son poids total ; l’ensemble des sièges, 5 à 7 %. Une réduction de 30 % de leur masse permettrait une diminution des émissions de CO2 de l’ordre de 2g/km. C’est l’objectif du projet DEMOS, qui va porter au stade industriel la fabrication de structures de sièges multi-matériaux (composites thermoplastiques et métaux) considérablement allégées, celles-ci étant actuellement faites en acier. DEMOS permettra la production industrielle de plusieurs milliers de pièces par jour, tout en limitant le surcoût de fabrication.

2. COMPOFAST : "Proposer aux constructeurs automobiles une offre complète de matériaux composites thermoplastiques compatibles avec la structure actuelle des véhicules"

Le projet COMPOFAST rassemble 13 partenaires industriels et 6 centres techniques ou laboratoires publics de recherche. Ce partenariat a pour ambition de bâtir une véritable filière qui a pour ambition de commercialiser auprès des différents constructeurs automobiles une palette variée de solutions (matériaux et procédés), à coûts maîtrisés et performances élevées, permettant l’optimisation globale de la structure automobile :

• une nouvelle génération de matériaux composites thermoplastiques et procédés développés dans le cadre du projet (pièces structurelles et semi-structurelles, 40 à 50 % plus légères que les pièces d’origine en acier) ;
• des outillages nécessaires à la réalisation de pièces composites thermoplastiques ;
• un ensemble d’informations nécessaires à la conception et à l’intégration d’éléments en composites thermoplastiques dans la fabrication des véhicules.

3. ASSEMBLAGE FASTLITE : "Développer des solutions d’assemblage multi-matériaux respectant les contraintes de la production automobile de grande série"

Le projet ASSEMBLAGE FASTLITE va interagir avec les différents projets constituant l’initiative Fast Lite. Il doit permettre de construire, au niveau national, une maîtrise technologique des procédés d’assemblage multi-matériaux.

Pour ce faire, il proposera aux constructeurs automobiles deux outils :

• un catalogue de solutions d’assemblage multi-matériaux sur des configurations types ;
• une méthodologie générique de caractérisation des matériaux à assembler et de leurs technologies d’assemblage permettant d’évaluer les performances.