jeanflop/post-ocr-correction huggingface dataset:
de résistance dans ce secteur qui, s'ils réussissent, pourraient bien endiguer la croissance des composites à matrices organiques. En effet, les métallurgistes travaillent à la mise au point de nouveaux alliages d'aluminium et de lithium dont les propriétés espérées sont assez remarquables. Un pourcentage de 2 à 3 % de lithium amènerait une réduction de la masse spécifique de l'ordre de 10 % et une augmentation de l'ordre de 25 % du module d'Young. Si ces objectifs sont atteints sans dégrader les autres caractéristiques mécaniques du matériau et sans augmentation prohibitive de son coût, on aura là un alliage très
prohibitive de son coût, on aura là un alliage très prometteur pour les usages aéronautiques. Parallèlement à cette élaboration de nouveaux alliages, on assiste aussi au développement de composites à matrices métalliques, les fibres étant soit en carbone soit en carbure de silice. Si ces entreprises aboutissent, elles pourraient également renforcer la position des métaux — et en même temps il est vrai celle des composites dont la famille s'enrichirait d'un nouveau membre. CONCLUSIONS Le bref exposé qui précède ne visait pas — bien sûr — à l'exhaustivité. On a tenté de montrer par quelques exemples que l'industrie aérospatiale était
tenté de montrer par quelques exemples que l'industrie aérospatiale était tout naturellement confrontée au problème des matériaux de substitution. Industrie stratégique, consommant une grande diversité de matériaux de base, elle est comme d'autres soumise aux contraintes engendrées par la situation géopolitique des sources de matières premières. Industrie de technologies avancées, elle remet continuellement en cause la position acquise par certains matériaux auxquels se substituent de nouveaux matériaux aux performances accrues. Aujourd'hui, la prééminence des alliages légers est minée par la progression des composites actuels, souvent dénommés « nouveaux matériaux ». Il est bien possible que l'avenir appartienne à de nouveaux
Il est bien possible que l'avenir appartienne à de nouveaux « nouveaux matériaux ». Le développement des plastiques renforcés dans l'industrie automobile par Pierre FERNANDEZ et Benoît MAES La compétition qui oppose l'acier aux plastiques renforcés pour la réalisation de pièces de carrosserie automobile est déjà ancienne : elle a en effet débuté il y a plus de 30 ans. Toutefois, elle connaît actuellement de nouveaux développements : Citroën a commercialisé en septembre 1982 un véhicule — la BX — de large diffusion et comprenant plusieurs pièces de carrosserie (capot, hayon et custode) en plastique renforcé ; d'une façon générale,
hayon et custode) en plastique renforcé ; d'une façon générale, tous les constructeurs mobilisent d'importants moyens d'étude sur ce thème depuis plusieurs années. L'intérêt porté à ce matériau repose essentiellement sur la réduction des coûts, mais la coexistence avec l'acier impose d'importantes contraintes, dont la résistance aux températures des chaînes de peinture. L'article décrit le rôle joué par les différents acteurs ainsi que les perspectives d'avenir. INTRODUCTION Le foisonnement des projets visant à substituer divers types de matériaux à ceux qui sont actuellement utilisés dans l'industrie automobile est considérable ; pour qui se pose la question de savoir de quoi
pour qui se pose la question de savoir de quoi sera faite l'automobile de 1990, il ne laisse pas d'engendrer la perplexité. Il nous est apparu, pour des raisons qui sont exposées dans la partie I, que la compétition opposant l'acier aux plastiques renforcés pour la réalisation de pièces de carrosserie était celle qui pouvait entraîner les bouleversements les plus considérables d'ici à la fin de la décennie ; aussi ce document est-il consacré à l'examen de cette compétition. La deuxième partie est consacrée à l'étude des critères qui président au choix des matériaux par les constructeurs ; les atouts
au choix des matériaux par les constructeurs ; les atouts des plastiques renforcés au regard de ces critères font l'objet de la partie III. Le développement des plastiques renforcés met en jeu de nombreux acteurs ; l'examen des logiques auxquelles ils sont soumis, des stratégies qui en découlent et de leur compatibilité avec ce développement est abordé dans la partie IV. Enfin, dans la partie V nous avons indiqué les évolutions qui, compte tenu des éléments précédents, nous ont paru les plus probables d'ici à 1990, et examiné leurs répercussions possibles pour les constructeurs automobiles. I. LE VÉHICULE AUJOURD'HUI ###
possibles pour les constructeurs automobiles. I. LE VÉHICULE AUJOURD'HUI ### CORRECTION ### L'avantage de cette dernière solution est ici très marqué car elle joint, à un allègement notable d'une pièce à placer en orbite autour de la Terre, une simplification et une réduction des coûts de la fabrication. Il est clair que, dans ce cas, l'économie des satellites valorise, dans des proportions considérables, les allègements de structure. Pour donner une idée, on rappellera que le coût global de la mise en orbite géostationnaire d'un kilogramme est supérieur à 200 000 F. Le tableau III donne une vue actuelle de la
F. Le tableau III donne une vue actuelle de la situation, mais dans quel sens a-t-elle évolué et va-t-elle évoluer ? Il n'est pas douteux que les dernières années ont vu croître la place des matériaux composites dans la production aérospatiale, au détriment des métaux. Par exemple, alors que les premiers modèles d'hélicoptères étaient entièrement — ou presque — métalliques, les métaux ne constituent plus aujourd'hui que les trois quarts de ces machines. Il est très probable qu'à l'avenir les matériaux composites vont encore augmenter d'importance au fur et à mesure que va s'approfondir la connaissance de ces matériaux et
mesure que va s'approfondir la connaissance de ces matériaux et s'affirmer la maîtrise des technologies qui leur sont associées. Est-ce à dire que ces matériaux vont conserver à jamais la place qu'ils auront conquise, voire même se substituer majoritairement aux matériaux métalliques ? rien n'est moins sûr et plusieurs facteurs pourraient bien contribuer à arrêter la progression des composites à matrices organiques et peut-être inverser la tendance. Tout d'abord, il est clair que les matériaux composites ont déjà supplanté les matériaux métalliques dans les applications convenant le mieux à leurs caractéristiques. Toute nouvelle extension de leur champ d'utilisation exige un
caractéristiques. Toute nouvelle extension de leur champ d'utilisation exige un effort de recherche et de développement dont l'aboutissement n'est, par nature, pas garanti. Par ailleurs, on ne peut supposer que la technologie des matériaux métalliques restera figée dans son état présent. En fait, on voit s'amorcer deux mouvements de résistance dans ce secteur qui, s'ils réussissent, pourraient bien endiguer la croissance des composites à matrices organiques. En effet, les métallurgistes travaillent à la mise au point de nouveaux alliages d'aluminium et de lithium dont les propriétés espérées sont assez remarquables. Un pourcentage de 2 à 3 % de lithium amènerait
Un pourcentage de 2 à 3 % de lithium amènerait une réduction de la masse spécifique de l'ordre de 10 % et une augmentation de l'ordre de 25 % du module d'Young. Si ces objectifs sont atteints sans dégrader les autres caractéristiques mécaniques du matériau et sans augmentation prohibitive de son coût, on aura là un alliage très prometteur pour les usages aéronautiques. Parallèlement à cette élaboration de nouveaux alliages, on assiste aussi au développement de composites à matrices métalliques, les fibres étant soit en carbone soit en carbure de silice. Si ces entreprises aboutissent, elles pourraient également renforcer la
silice. Si ces entreprises aboutissent, elles pourraient également renforcer la position des métaux — et en même temps il est vrai celle des composites dont la famille s'enrichirait d'un nouveau membre. CONCLUSIONS Le bref exposé qui précède ne visait pas — bien sûr — à l'exhaustivité. On a tenté de montrer par quelques exemples que l'industrie aérospatiale était tout naturellement confrontée au problème des matériaux de substitution. Industrie stratégique, consommant une grande diversité de matériaux de base, elle est comme d'autres soumise aux contraintes engendrées par la situation géopolitique des sources de matières premières. Industrie de technologies avancées, elle remet
sources de matières premières. Industrie de technologies avancées, elle remet continuellement en cause la position acquise par certains matériaux auxquels se substituent de nouveaux matériaux aux performances accrues. Aujourd'hui, la prééminence des alliages légers est minée par la progression des composites actuels, souvent dénommés « nouveaux matériaux ». Il est bien possible que l'avenir appartienne à de nouveaux « nouveaux matériaux ». Le développement des plastiques renforcés dans l'industrie automobile par Pierre FERNANDEZ et Benoît MAES La compétition qui oppose l'acier aux plastiques renforcés pour la réalisation de pièces de carrosserie automobile est déjà ancienne : elle a en effet
carrosserie automobile est déjà ancienne : elle a en effet débuté il y a plus de 30 ans. Toutefois, elle connaît actuellement de nouveaux développements : Citroën a commercialisé en septembre 1982 un véhicule — la BX — de large diffusion et comprenant plusieurs pièces de carrosserie (capot, hayon et custode) en plastique renforcé ; d'une façon générale, tous les constructeurs mobilisent d'importants moyens d'étude sur ce thème depuis plusieurs années. L'intérêt porté à ce matériau repose essentiellement sur la réduction des coûts, mais la coexistence avec l'acier impose d'importantes contraintes, dont la résistance aux températures des chaînes de peinture.
contraintes, dont la résistance aux températures des chaînes de peinture. L'article décrit le rôle joué par les différents acteurs ainsi que les perspectives d'avenir. INTRODUCTION Le foisonnement des projets visant à substituer divers types de matériaux à ceux qui sont actuellement utilisés dans l'industrie automobile est considérable ; pour qui se pose la question de savoir de quoi sera faite l'automobile de 1990, il ne laisse pas d'engendrer la perplexité. Il nous est apparu, pour des raisons qui sont exposées dans la partie I, que la compétition opposant l'acier aux plastiques renforcés pour la réalisation de pièces de carrosserie était
plastiques renforcés pour la réalisation de pièces de carrosserie était celle qui pouvait entraîner les bouleversements les plus considérables d'ici à la fin de la décennie ; aussi ce document est-il consacré à l'examen de cette compétition. La deuxième partie est consacrée à l'étude des critères qui président au choix des matériaux par les constructeurs ; les atouts des plastiques renforcés au regard de ces critères font l'objet de la partie III. Le développement des plastiques renforcés met en jeu de nombreux acteurs ; l'examen des logiques auxquelles ils sont soumis, des stratégies qui en découlent et de leur compatibilité
soumis, des stratégies qui en découlent et de leur compatibilité avec ce développement est abordé dans la partie IV. Enfin, dans la partie V nous avons indiqué les évolutions qui, compte tenu des éléments précédents, nous ont paru les plus probables d'ici à 1990, et examiné leurs répercussions possibles pour les constructeurs automobiles. I. LE VÉHICULE AUJOURD'HUI LA DOMINATION DES METAUX Si de très nombreux matériaux entrent dans la composition d'un véhicule, deux d'entre eux y occupent une place de premier plan : l'acier (45 % environ du poids moyen d'un véhicule) et la fonte (30 % du poids). Aucune
d'un véhicule) et la fonte (30 % du poids). Aucune des autres catégories de matériaux utilisés à l'heure actuelle — élastomères, plastiques renforcés ou non, aluminium, verre, papier et carton — ne dépasse 6 % du poids total du véhicule. Ingénieur des mines. Direction régionale de l'Industrie et de la Recherche du Nord-Pas-de-Calais. Ingénieur des mines. Direction régionale de l'Industrie et de la Recherche du Centre. 2. LES TROIS TERRITOIRES Un véhicule se compose d'environ 15 000 pièces, qui sont autant de terrains de bataille potentiels pour les matériaux. Si chaque pièce possède des caractéristiques spécifiques, il est néanmoins commode
chaque pièce possède des caractéristiques spécifiques, il est néanmoins commode de les regrouper en trois grandes catégories, au sein desquelles la compétition entre les matériaux présente des similitudes : — les pièces mécaniques (moteur, roues, freins, suspension, transmission...) ; — les pièces de structure (châssis et carrosserie) ; — les pièces d'équipement et de garnissage (sièges, tableaux de bord, rétroviseurs...). Les deux premières catégories sont presque exclusivement le domaine de l'acier et de la fonte. La troisième est désormais investie par les matières plastiques, au terme d'un processus de substitution amorcé il y a trente ans. 3. LE CHAMP DE
amorcé il y a trente ans. 3. LE CHAMP DE BATAILLE ACTUEL Il va de soi que les constructeurs, qui tiennent à jour en permanence un catalogue des différents matériaux disponibles, disposent de très nombreux projets de substitution, élaborés par leurs laboratoires ou leurs fournisseurs. C'est ainsi qu'aux États-Unis, Ford a réalisé un véhicule prototype à base exclusivement de fibres de carbone — sans être aussi systématiquement centrés sur un matériau unique, des projets analogues abondent également en Europe (cf. par exemple les projets VSS, EVE et VERA chez Fiat, Renault et PSA). Toutefois, si l'on examine les substitutions :
Renault et PSA). Toutefois, si l'on examine les substitutions : — réellement effectuées ou susceptibles d'être réalisées à court terme ; — et pouvant provoquer des transferts massifs au sein des différentes familles de matériaux d'ici à la fin de la décennie ; il apparaît que le principal champ de bataille est actuellement celui des pièces de carrosserie, et que, parmi les nombreux matériaux candidats à la succession de l'acier, le polyester renforcé de fibre de verre est, au moins en France, le mieux placé. L'introduction de ce matériau, déjà ancienne — elle a débuté il y a plus de
ancienne — elle a débuté il y a plus de 25 ans — a été marquée par trois grandes étapes : — en 1955, la réalisation de pavillons en PFV pour les Citroën DS et ID ; — en 1972, le choix du PFV pour les boucliers de la Renault 5 ; — en 1982, la décision prise par Citroën de réaliser sur la BX, dont le lancement a été réalisé en septembre 1982, trois pièces en PFV : • le capot avant, • le hayon arrière, • les custodes latérales. Pour éclairer ce conflit, il convient d'examiner tout d'abord
latérales. Pour éclairer ce conflit, il convient d'examiner tout d'abord la logique qui préside au choix des matériaux par les constructeurs, ainsi que le déroulement du processus de choix. II. POURQUOI CHANGER DE MATERIAU ? 1. UN PROCESSUS LONG ET INTERACTIF Le choix d'un matériau pour une pièce d'un véhicule est un processus long auquel participent de nombreux intervenants au sein même du groupe automobile. Nous tenterons donc tout d'abord de répondre aux questions suivantes : — quels sont les centres de décision ? — dans quels délais ces décisions sont-elles prises ? Il faut pour cela suivre l'histoire d'un
sont-elles prises ? Il faut pour cela suivre l'histoire d'un véhicule depuis sa conception jusqu'à sa commercialisation. La décision de lancer des études pour un nouveau véhicule incombe évidemment à la direction générale. La première définition de ce véhicule est en fait un positionnement dans la gamme : seuls le prix et les caractéristiques très générales du véhicule sont alors fixés, en partant d'une analyse du marché. Les stylistes sont les premiers à préciser la physionomie du véhicule, et à proposer une ligne. Lorsque la géométrie des formes est suffisamment affinée, les premières ébauches sont transmises au bureau d'études (BE)
affinée, les premières ébauches sont transmises au bureau d'études (BE) qui a la charge de mener à son terme l'élaboration du projet, en fournissant finalement les plans détaillés de chacune des pièces du véhicule (et précisant donc notamment le matériau retenu). Si le bureau d'études a un rôle de pilote durant cette phase, il n'en reste pas moins qu'il s'agit d'un processus très interactif, donnant lieu à des arbitrages parfois à haut niveau. Il s'écoule environ 4 ou 5 ans entre le moment où le bureau d'études est saisi du projet et la sortie du véhicule. Dans la perspective du
projet et la sortie du véhicule. Dans la perspective du choix des matériaux, diverses étapes se succèdent durant cette phase : — le bureau d'études fournit au laboratoire des spécifications pour chaque pièce du véhicule ; — le laboratoire, qui tient à jour une revue de l'ensemble des matériaux disponibles sur le marché, élimine pour chaque pièce les matériaux dont les caractéristiques techniques ne répondent pas aux spécifications imposées par le BE. Au terme de cette première étape, il ne reste plus qu'un ou plusieurs matériaux candidats, chacun d'eux satisfaisant les contraintes techniques. Une deuxième étape concerne les procédés de
les contraintes techniques. Une deuxième étape concerne les procédés de mise en œuvre. En liaison avec le bureau des méthodes centrales, le laboratoire et le BE éliminent les matériaux dont la mise en œuvre industrielle n'est pas satisfaisante. La troisième étape est économique. Son but est de retenir, parmi toutes les solutions techniquement acceptables et industriellement réalisables, celle dont l'intérêt économique est le plus grand. Nous reviendrons plus loin sur les critères de ce choix économique. Enfin, la dernière étape consiste à mettre en place les fabrications, à rédiger les cahiers des charges définitifs, définir les plans de charge des
cahiers des charges définitifs, définir les plans de charge des usines, homologuer les sous-traitants. Si pour la commodité de la présentation, ces quatre étapes ont été conceptuellement distinguées, elles sont dans la réalité — au moins pour les trois premières — très largement imbriquées et se déroulent presque simultanément. De plus toutes les voies techniquement possibles ne sont pas explorées pour chaque pièce. Bien souvent, après une analyse initiale assez rapide, seul un projet est retenu et fait véritablement l'objet d'une étude exhaustive ; sauf accident de parcours c'est à partir de ce projet qu'est élaborée la solution définitive. En
partir de ce projet qu'est élaborée la solution définitive. En terme de délais, il faut retenir que le choix définitif des matériaux est en principe acquis deux ans après le début des études, c'est-à-dire deux ans avant la sortie du véhicule. L'ALLÉGEMENT N'EST PAS UN CRITERE DETERMINANT Comment choisir, pour une pièce donnée, entre les différentes solutions techniquement admissibles pour sa réalisation ? Il est clair que le prix de revient de fabrication est un critère important ; il est non moins clair que ce critère n'est pas intangible. En particulier, un débat s'est ouvert depuis plusieurs années sur la
particulier, un débat s'est ouvert depuis plusieurs années sur la question du « surcoût allègement », que l'on peut formuler ainsi : dans quelles limites peut-on accepter de payer plus cher pour disposer d'un véhicule plus économe en carburant ? La réponse à cette question s'exprime en général sous forme d'une valeur (en F/kg) donnée au « kg d'allègement ». Fabriquer un véhicule requiert environ deux fois son poids en pétrole ; le faire rouler sur 100 000 kilomètres environ 9 fois. La relation existant, à la marge, entre le poids et la consommation n'est naturellement pas immédiate à établir
poids et la consommation n'est naturellement pas immédiate à établir ; il faut tenir compte de l'allègement induit par l'allègement initialement réalisé, et se fixer des hypothèses sur le mode d'utilisation du véhicule (la consommation d'un véhicule lancé à vitesse constante ne décroît que très faiblement avec son poids ; le poids joue en revanche un rôle important lors d'une accélération). Tous calculs faits, on peut considérer comme vraisemblable l'estimation suivante : un kg d'allègement induit une économie comprise entre 25 et 30 F 5 sur la durée de vie du véhicule. Il s'agit là d'un chiffre considérable ; aussi
du véhicule. Il s'agit là d'un chiffre considérable ; aussi n'est-il pas surprenant que depuis les chocs pétroliers, la question de l'allègement des véhicules, longtemps ignorée, soit apparemment devenue une priorité. Le Gouvernement et l'Administration ne sont pas étrangers à cette évolution, par l'effort de sensibilisation qu'ils ont mené. Le programme 3 1, soutenu par les pouvoirs publics, est l'illustration de ce volontarisme aujourd'hui affiché par les constructeurs. Il serait toutefois prématuré d'en conclure que toute solution présentant, par rapport à la solution traditionnelle, un surcoût inférieur à 25 F/kg gagné soit acceptable par le constructeur. Pour prendre une vue
gagné soit acceptable par le constructeur. Pour prendre une vue réaliste de ce problème, il faut en revenir à la logique de l'utilisateur d'un véhicule, puis du constructeur. Du côté du consommateur, ce qui est en cause, c'est la rationalité de son choix, au moment de l'achat d'un véhicule. Si celle-ci est purement économique, le client se livrera à un calcul d'actualisation comparant d'un côté une économie de carburant sur la durée d'utilisation du véhicule, de l'autre côté un surcoût à l'achat. En fait, si cette attitude est de règle pour le poids lourd, dont l'achat constitue un véritable investissement
pour le poids lourd, dont l'achat constitue un véritable investissement industriel, il en va tout autrement pour le véhicule de tourisme. Si l'on suppose, ce qui est plus réaliste, que l'horizon économique du client ne s'étend guère au-delà d'un an (au maximum 2 ans), le client « rationnel » peut accepter un surcoût s'il s'amortit sur cette période, correspondant à 20 000 ou 25 000 km. Cela conduit à un surcoût compris entre 5 et 10 F/kg d'allègement. Mais même ce raisonnement à horizon réduit ne décrit pas le comportement du client moyen pour qui la voiture, au-delà de sa
du client moyen pour qui la voiture, au-delà de sa valeur marchande, a une fonction symbolique. Au coût actuel du carburant. Pratiquement, on peut résumer le point de vue des constructeurs sur cette question par les observations suivantes : — le surcoût acceptable dépend largement de la position du véhicule dans la gamme ; le raisonnement présenté plus haut est concevable pour un véhicule haut de gamme, type R 25 ; il ne l'est pas pour un véhicule bas de gamme du type R 5 ordinaire où la variable prix à l'achat est déterminante ; sur ces modèles, il est
à l'achat est déterminante ; sur ces modèles, il est par contre envisageable d'avoir à côté du véhicule standard une version dérivée plus économe en carburant mais d'un coût plus élevé ; — le problème essentiel pour le constructeur est de maintenir sa position concurrentielle, c'est-à-dire de vendre des voitures et non pas de faire à tout prix des véhicules économes ; la sobriété dans la consommation de carburant est un argument de vente parmi d'autres ; le constructeur de grande série ne peut donc se permettre d'afficher systématiquement un prix supérieur à celui de ses concurrents pour chacun de
prix supérieur à celui de ses concurrents pour chacun de ses modèles, même s'ils sont plus économes en carburant ; le surcoût tolérable en pratique, pour la majorité des véhicules, est donc voisin de zéro. Il y a cependant un mouvement général vers une réduction de la consommation des véhicules et ce mouvement s'impose à chaque constructeur. Sa stratégie est donc de maintenir sa position dans un peloton dont le trend d'évolution est tacitement accepté. Il dispose pourtant d'une petite marge de manœuvre pour améliorer légèrement sa position et tenter d'inflécher le trend général. TROIS DEROGATIONS À LA REGLE DU