Accélérer l'industrialisation de la fabrication de pièces composites

Le partenariat de Solvay au Royaume-Uni ouvre la voie de l'industrialisation de la production de pièces automobiles en matériaux composites, accélérant et simplifiant ainsi la fabrication tout en contribuant à la réduction des émissions grâce à un poids allégé. Les nouvelles camionnettes de livraison de la chaîne britannique de supermarchés ASDA sont les premières à en bénéficier, mais l'industrie aéronautique se montre également intéressée.

Une meilleure conception, moins d'émissions, des coûts réduits : le miracle composite

En tant que principal fournisseur de matériaux composites haute performance, Solvay collabore depuis de nombreuses années avec Penso, une entreprise britannique spécialisée dans la production de pièces automobiles fabriquées dans ces mêmes matériaux. Il y a quelques années, les deux entreprises se sont associées pour créer le consortium Flexible Lightweight Architecture for Volume Applications (FLAVA), afin d'établir une chaîne d'approvisionnement en matériaux composites pour l'industrie automobile qui permettrait une flexibilité de conception, une simplification logistique et un allègement afin de répondre à la législation sur les émissions tout en réduisant les coûts.

Pour atteindre ces objectifs, il faut augmenter les volumes et démontrer les possibilités offertes par l'industrialisation. "Les pièces composites pour l'industrie automobile constituent encore un marché relativement restreint", déclare Gérald Perrin, Head of Automotive Market Strategy chez Solvay Composite Materials. "Nous avons donc travaillé sur des solutions pour réduire les coûts et rendre les processus de fabrication plus robustes afin de permettre une production de masse".

Pour prouver la validité de ces nouveaux procédés de fabrication, Solvay a créé une unité pilote dans son usine d'Heanor, au Royaume-Uni, afin de démontrer qu'un procédé de fabrication entièrement robotisé pour les pièces composites était possible. Le résultat : la production rapide de pièces parfaitement identiques et sans défaut, sans aucune intervention humaine, avec des temps de fabrication qui ne représentent qu'une fraction par rapport au métal.
 
En 2017, FLAVA a reçu une subvention de plusieurs millions de livres du Centre de propulsion avancé (APC) du Royaume-Uni, et Mercedes-Benz Vans UK est devenu partenaire du projet. "Grâce à FLAVA, nous avons pu démontrer que les véhicules composites à usage intensif pouvaient être produits industriellement", explique Gérald. "Nous l'avons fait en investissant dans le développement de produits et dans la R&D en matière d'automatisation. FLAVA est un tremplin sur notre feuille de route industrielle".

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Un jeu qui change la donne pour les livraisons de courses

Quelques années plus tard, le résultat de cette collaboration multi-partenaires est visible dans les rues de Grande-Bretagne, grâce à la nouvelle flotte de camionnettes de livraison Asda, dont les carrosseries en fibre de carbone et en plastique recyclé les rendent 300 kg plus légères que les véhicules standard. "Notre nouvelle camionnette pourrait changer la donne pour nos opérations de livraison de produits alimentaires", a déclaré Sean Clifton, Senior Fleet Manager d'Asda, dans un récent article publié dans Global Cold Chain News. "C'est le point culminant de la collaboration entre l'équipe du parc automobile d'Asda, Mercedes, Penso et de nombreux autres partenaires clés".
 
Tout cela a été rendu possible grâce aux travaux sur la chimie des composites : en accélérant leur polymérisation, ils peuvent être manipulés par des robots, ce qui signifie qu'ils peuvent être produits en masse donc leur intégration dans des véhicules tels que les fourgons de livraison d'usage quotidien devient commercialement viable - avec de nombreux avantages à récolter : "Les matériaux composites fournis par Solvay permettent l'innovation en matière de conception, nous donnant la possibilité de nous concentrer sur la performance là où elle est requise, ce qui se traduit par une efficacité structurelle énorme", explique Dave Roche, Directeur technique de Penso. "Il convient également de noter que la réduction du CO2, qui commence avec la sélection des matériaux, est amplifiée par nos méthodes de traitement et l'utilisation de matériaux recyclés".

Composite materials

De plus, grâce à une résistance bien supérieure à la corrosion et aux chocs, les matériaux composites ont une durée de vie presque deux fois plus élevée à celle du métal : les pièces peuvent durer jusqu'à dix ans au lieu de cinq en moyenne.

La fabrication de composites à des kilomètres à la ronde

Et ce n'est que le début. La livraison à domicile d'achats en ligne est un marché en pleine expansion, qui génère une croissance importante de la demande, avec des exigences techniques spécifiques telles que la modularité et la résistance thermique, car de tels fourgons doivent pouvoir transporter des marchandises à des températures inférieures à zéro, réfrigérées et ambiantes simultanément.
 
Les pièces composites sont capables de répondre à toutes ces exigences, et plus encore : en plus de rendre les véhicules plus légers, la flexibilité de conception améliorée permet aux nouveaux fourgons de livraison d'Asda de transporter jusqu'à 30 % de marchandises en plus. "L'amélioration spectaculaire de la charge utile permettra de réduire les trajets, les kilomètres et les heures de route", confirme Sean dans Global Cold Chain News. "Associé à un design épuré et aérodynamique, nous nous attendons à une réduction significative de la consommation de carburant et des émissions. Dans le contexte de la pandémie, je suis ravi que nous ayons pu introduire ce véhicule innovant dans nos magasins cette année".

Ligne de robot Penso

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Même le ciel n'est pas la limite pour les composites

Avec la flotte de camionnettes d'Asda, Solvay et ses partenaires ont pu démontrer que l'industrialisation de la fabrication de pièces composites était techniquement et commercialement viable. En fait, l'usine d'assemblage entièrement robotisée de Penso pour ces camions a commencé la fabrication à grande échelle en 2020.
 
Il va sans dire que l'utilisation intensive des composites est vouée à se développer rapidement au-delà des camionnettes de livraison. "Maintenant que ce nouveau marché est en train d'être inauguré, notre intérêt est de transposer ces procédés de fabrication à d'autres marchés tels que la production automobile à grande échelle et l'industrie aérospatiale", explique Gérald. Des partenariats technologiques avec certains des principaux acteurs de ces industries ont déjà été signés, et les visites de l'unité pilote d'Heanor par les clients intéressés ont commencé début 2020.
 
Industrie traditionnellement conservatrice où les innovations sont mises en œuvre lentement, le secteur aérospatial s'intéresse de plus en plus aux développements technologiques de l'industrie automobile, qui évolue plus rapidement. "Les procédés de fabrication et les produits chimiques que nous avons développés pour ce projet ont démontré leur valeur", résume Gérald. "Ils sont maintenant prêts à être largement déployés". Les pièces composites pour les véhicules de toutes sortes viennent de passer sur la voie rapide.