Fiches Techniques : Les composites dans la carrosserie automobile

Depuis la naissance de l’automobile, les matériaux et les procédés de fabrication n’ont cessé d’évoluer. D’abord, des éléments bois, fabriqués à la main par des artisans. Puis viennent les pièces aciers, toujours formées à la main, remplacées petit à petit par des feuilles de tôle embouties à la presse. Puis dans les années 50, avec les avancées dans le domaine de la chimie industrielle et notamment des plastiques et résines, les constructeurs commencent à réfléchir à de nouveaux matériaux pour leurs automobiles : les matériaux composites.

Qu’est ce qu’on matériau composite ?

Par définition, un composite est un matériau fait de l’assemblage de deux ou plusieurs matériaux différents : on peut donc considérer le béton comme un composite… mais bien trop lourd pour nos autos ! L’objectif des composites étant à la base de réduire le poids et de diminuer les coûts de production par rapport à la tôlerie dont le développement est coûteux !

Le début des composites.

mat de verreLes premiers composants automobiles en composites étaient réalisés à la main de manière artisanale. Pour ce faire, comme pour l’emboutissage de tôle il fallait un moule de la pièce à réaliser. On venait ensuite appliquer une couche de gel-coat (peinture spéciale pour le moulage) et ensuite on empilait des couches de mât de verre (assemblage de fibres coupées non tissées) que l’on imprégnait de résine polyester. Il fallait environ 4 couches pour obtenir une épaisseur de 2,5mm suffisamment résistante pour être utilisée en carrosserie.

 

On verra plus tard apparaître des toiles de fibre de verre tissées (plus coûteuses à produire, mais mécaniquement supérieures) et également des résines époxy, possédant une dureté de surface nettement plus élevée et permettant d’obtenir une meilleure brillance ! Encore une fois ces résines sont plus coûteuses que les polyesters.

P1040627

Les inconvénients de cette technique de moulage (moulage au contact) est qu’elle n’est pas adaptée à la production en grande série et que les pièces fabriquées sont uniquement des pièces d’habillage non fonctionnelles. On est donc sur une conception automobile avec un châssis poutre (ou tubulaire) sur lequel repose une coque en composite.

 

 

L’évolution.

Plus tard, avec les avancées techniques, les procédés de mise en œuvres des composites ont grandement évolués ! Le moulage au contact est remplacé par la projection simultanée.
moulage_projection_A l’aide d’un pistolet spécialisé, un opérateur pulvérise dans le moule un mélange de fibre de verre et de résine. Le résultat est assez similaire au moulage au contact mais les temps de production sont réduits.

Viens ensuite le formage basse pression . Tout comme le formage des tôles sur une presse, on utilise des feuilles de fibre de verre déjà enduite de résine qui durcit à la chaleur. Le tout est ensuite pressé dans des moules chauffants. Ce procédé permet de réduire considérablement les temps de cycles de fabrication et de limiter l’intervention humaine (réduisant ainsi les coûts et fiabilisant la production). Cependant la résistance mécanique des pièces ne permet toujours pas de les utiliser en pièces de structures…

Leurs résistance inférieur à l’acier ne permettent pas de construire une caisse autoporteuse compétitive (les renforts nécéssaires à la bonne tenue de l’ensemble rendrait la structure aussi lourde voir plus lourde qu’une caisse en tôle !) Ce n’est qu’en 1982 que Lamborghini présente un prototype de Countach avec un châssis carbone ! Mais il faudra de nombreuses années avant d’industrialiser ce type de fabrication.

L’avantage majeur de ces carrosseries est la facilité de réparation ainsi que le faible coût d’intervention. Là où une pièce métallique se déforme et reste bosselée, la composite de part sa souplesse revient en place, dans le cas de faible choc. Sur des chocs plus importants les parties endommagées peuvent être facilement réparées au lieu de remplacer la pièce entière.

Pour l’automobile grand public, les carrosseries composites à fibre de verre et résine polyester seront petit à petit abandonnées au profit des carrosseries en plastique injecté (renforcées ou non de fibre de verre)

Composites et compétition.

P1080410_resultatC’est toujours (ou presque) en compétition que les innovations sont présentées avant d’être adaptées au grand public. C’est encore vrai pour ce qui est du composite ! C’est en formule 1 (dans les années 90) que l’on voit apparaître les premières caisses autoporteuses en composites (fibre de carbone et résine époxy) avec berceau moteur et trains roulants toujours mécano-soudés.  Puis vient l’heure des caisses monocoques en carbone faisant également office de carrosserie.

Aujourd’hui le composite est omniprésent dans la compétition automobile : châssis auto portés, carrosserie, pièces aérodynamiques et mécaniques… Les caractéristiques de ces matériaux (plus léger et résistant que les pièces métallique) les rendent inévitables pour développer le meilleure de l’automobile de course !

Les composites dans l’automobile d’aujourd’hui.

Bien que les carrosseries composites « traditionnels », en fibre de verre et résine ne soient plus à l’honneur, certains constructeurs fabriques encore et pour longtemps des carrosseries en composites. La fibre de verre est remplacée par du carbone et le polyester par de l’epoxy. Bien que réserver à l’élite, ces véhicules sportifs (Lamborghini, Pagani, Koenigsegg, etc…) utilises des technologies utilisées autres fois en compétition. Pourquoi ne pas imaginer que nous roulerons un jour tous dans des voitures en fibre de carbone ?

Pour le moment, la plupart des pièces sont encore fabriquées à la main avec des tissus imprégnés de résine qui sont ensuite disposés un par un dans des moules avant d’être « cuits » sous vide dans une étuve. Ce process long et coûteux permet cependant l’obtention de pièce de haute qualité servant aussi bien à l’habillage qu’a la structure même de la voiture.

Crédits photos : Ouest-Composites.com

 

thomartini
Rédacteur-Essayer à News d'Anciennes

Thomas est le premier à rejoindre Benjamin dans l’aventure News d’Anciennes, dès 2013.

Amateur d’autos sportives, il sait aussi jouer le copilote en Simca ou bricoler un proto qui ressemble à une 4L.


Laisser un commentaire