Une équipe de chercheurs aux USA a mis au point une portière de véhicule légère qui améliore l’efficacité énergétique tout en répondant aux exigences fédérales de sécurité.
En utilisant de la fibre de carbone, de la résine thermoplastique et des techniques informatiques de conception de pointe, les chercheurs de l’université de Clemson, en coopération avec le NETL, ont réduit le poids d’une portière en acier de 32%. Ils ont ensuite soumis la portière à une batterie de tests pour s’assurer qu’elle était conforme aux normes fédérales de sécurité des véhicules à moteur et aux exigences de sécurité fixées par Honda, un autre partenaire du projet.
Une portière 32% plus légère
« Le développement de cette nouvelle porte est important car elle pourrait jouer un rôle majeur en aidant les constructeurs automobiles à construire des véhicules sûrs et plus légers qui consomment moins de carburant et produisent moins d’émissions sans réduire les performances« , a déclaré David Ollett, gestionnaire de projet NETL.
Selon le Bureau des technologies des véhicules du département américain de l’Énergie, une réduction de 10% du poids d’un véhicule peut se traduire par une amélioration de 6 à 8% de l’économie de carburant, car il faut moins d’énergie pour accélérer un véhicule plus léger.
Par ailleurs, l’utilisation de composants légers et de moteurs à haut rendement rendus possibles par des matériaux avancés dans un quart des véhicules américains pourrait permettre d’économiser plus de 5 milliards de gallons de carburant par an d’ici 2030.
Une conception repensée
Travaillant avec des partenaires de Honda Amérique du Nord, de l’Université du Delaware, de LANXESS et de Proper Tooling, Clemson a repensé une portière de véhicule de base en acier. La nouvelle conception utilise des panneaux et des renforts en fibres de carbone et thermoplastiques combinés à des composants sélectionnés en acier à haute résistance et en aluminium. L’utilisation de tissus en fibres de carbone permet d’adapter précisément l’épaisseur et la résistance des panneaux de porte aux besoins spécifiques de conception, ce qui est souvent difficile avec des panneaux métalliques emboutis.
L’utilisation de panneaux de porte intérieurs et extérieurs renforcés optimisés réduit les composants structurels de la porte de 17 à 8, économisant 10 kg (22 livres) par porte.
Un impact positif sur le climat
« La réduction du poids des véhicules de tourisme légers est essentielle pour améliorer l’efficacité énergétique de nos voitures afin de lutter contre le changement climatique. Grâce à cette technologie, une réduction de 88 livres par véhicule (quatre portes multipliées par 22 livres chacune) est possible« , a ajouté Ollett.
Un objectif supplémentaire du projet était de maximiser la recyclabilité de la porte pour répondre aux normes européennes en la matière. En utilisant une matrice thermoplastique en fibres de carbone, les composants composites peuvent être broyés en un composé de moulage, refondus et réutilisés dans de nouveaux composants de la même manière que l’acier et l’aluminium.
Des tests de sécurité rigoureux
La portière légère développée par l’équipe de recherche a été soumise à de nombreux tests statiques ainsi qu’à des tests de sécurité critiques, notamment des tests de choc latéral pour déterminer les performances en cas de collision latérale. L’Insurance Institute for Highway Safety (Institut d’assurance pour la sécurité routière) rapporte que les accidents avec choc latéral représentaient 23% des décès d’occupants de véhicules dans les accidents de la route en 2020.
Les tests ont été effectués par Honda Amérique du Nord dans son centre de recherche près de Columbus, dans l’Ohio. Le test consistait en un traîneau de 1367 kg ( 3015 livres ) percutant le côté du véhicule d’essai stationnaire à une vitesse de 38,5 mph (62 km/h). Le test a démontré la capacité de la porte à résister et à minimiser l’intrusion dans la zone du conducteur du véhicule.
Un investissement de plusieurs années
Le coût total du projet de recherche, qui a duré près de huit ans, a été de 5,36 millions de dollars, dont 2,25 millions fournis par le DOE et 3,11 millions fournis par l’équipe de projet. La surveillance technique et la gestion du programme ont été assurées par le NETL.
En synthèse
Cette nouvelle portière en matériaux composites développée par des chercheurs américains est une avancée prometteuse pour réduire le poids des véhicules et améliorer leur efficacité énergétique. Les tests rigoureux effectués démontrent que la sécurité n’est pas sacrifiée. La conception innovante permet également une meilleure recyclabilité.
Si cette technologie était adoptée à grande échelle, les économies de carburant et les réductions d’émissions qui en découleraient pourraient avoir un impact positif significatif dans la lutte contre le changement climatique.
Pour une meilleure compréhension
Quelle technologie a été utilisée pour cette nouvelle portière ?
La nouvelle portière utilise des matériaux composites à base de fibre de carbone et de résine thermoplastique, ainsi que de l’acier à haute résistance et de l’aluminium.
Quel est le principal avantage de cette portière ?
Elle est 32% plus légère qu’une portière classique en acier, ce qui permet d’alléger les véhicules et d’améliorer leur efficacité énergétique.
Comment la sécurité a-t-elle été testée ?
Par des tests de choc latéral à grande vitesse pour vérifier la résistance aux collisions.
Quel est l’impact environnemental potentiel ?
Si adoptée à grande échelle, cette technologie pourrait permettre d’importantes économies de carburant et réductions d’émissions de CO2.
Qui a participé à ce projet de recherche ?
L’université de Clemson, le NETL, Honda, l’université du Delaware et des partenaires industriels.
Combien de temps a duré la recherche ?
Près de 8 ans.
Comment cette portière peut-elle être recyclée ?
Les matériaux composites peuvent être broyés et refondus pour fabriquer de nouveaux composants.
Quel a été le coût du projet ?
5,36 millions de dollars au total.
Légende illustration principale : Cette image représente une porte légère fabriquée à partir de fibre de carbone et d’autres matériaux innovants. – Crédit : Université de Clemson
