De quoi est réellement faite une voiture ?

De quoi est réellement faite une voiture ?

Une voiture d'un poids à vide d'une tonne se compose d'environ 600 kg d'acier, 10 kg de fonte et 90 kg d'aluminium. Le fer pur est très mou et ne convient donc pas à la construction automobile. En éliminant le carbone, il est durci puis transformé en aciers de différentes résistances. L'acier est le matériau le plus important dans la construction automobile, car il possède une grande variété de propriétés techniques spécialement adaptées aux applications dans la carrosserie, le châssis, etc. L'acier possède également de très bonnes propriétés de traitement, un bon rapport qualité/prix et de bonnes possibilités de recyclage. 

Les concepts de construction légers sont recherchés

Afin d’atteindre les objectifs fixés en matière de consommation et d’émissions de CO2, les moteurs thermiques sont optimisés et les voitures doivent devenir plus légères. 100 kilogrammes de poids en moins réduisent la consommation de carburant d'env. 0,6 litre/100 km. Ces efforts visant à réduire le poids sont contrecarrés par des exigences croissantes en matière de sécurité et de confort et par un nombre croissant de composants électroniques qui nécessitent des mesures globales pour réduire le poids du véhicule. Les concepts de construction légère se généralisent dans la construction automobile. Et cela conduit au remplacement des matériaux traditionnellement utilisés par de nouveaux matériaux.  

Une base essentielle pour réduire le poids des composants et donc la consommation de carburant réside dans les aciers à résistance supérieure, qui, par rapport aux qualités conventionnelles, présentent une épaisseur de tôle réduite tout en conservant la même résistance structurelle et un comportement en cas de choc amélioré. La proportion de tels flans soudés ou « flans sur mesure » dans les véhicules actuels est de l'ordre de 50 %. Les « flans sur mesure » sont fabriqués à partir de feuilles minces présentant des propriétés de résistance et des épaisseurs de matériau différentes, en fonction de la contrainte opérationnelle, pour former des composants de la carrosserie d'une automobile. Il en résulte des économies de matériaux et de poids allant jusqu'à 20 %.

Aluminium, magnésium et aciers de haute technologie

Outre l'aluminium prometteur, le magnésium a été redécouvert dans la construction automobile. Ce métal (d'une densité de 1,74 kg/dm3) est un tiers plus léger que l'aluminium et 77 % plus léger que l'acier. Il a déjà été utilisé dans de nombreux véhicules pour la réalisation de carters de moteur et de transmission. Des composants complexes et délicats peuvent également être coulés avec du magnésium. Les nouvelles qualités des feuilles de magnésium et les technologies de formage permettent désormais également d'utiliser des feuilles minces de magnésium dans la construction automobile. Le magnésium est le matériau de construction métallique le plus léger. 

Le groupe sidérurgique de Haute-Autriche et équipementier automobile voestalpine répond à la demande du secteur en matière de composants de plus en plus légers, mais aussi plus solides et plus résistants à la corrosion, en créant son propre domaine d'expertise appelé « ultralégers ». Celui-ci propose une gamme complète d'aciers pour la construction automobile légère, depuis les aciers avancés à haute résistance (ahss) pour le formage à froid jusqu'aux solutions innovantes pour le formage à chaud utilisant des aciers galvanisés trempés sous presse (phs).

Dix pour cent de plastique

En plus de remplacer l’acier par des métaux légers, le plastique joue également un rôle important. Les plastiques ont une densité moyenne de 1 g/cm³. Plusieurs centaines de composants automobiles en sont fabriqués. Aujourd'hui la proportion de matière sèche de la voiture est de 8 à 10 %, à laquelle il faut ajouter les cinq pneus à hauteur de 3 %. Il en va de même pour les considérations concernant la stabilité des plastiques face aux contraintes mécaniques et chimiques comme pour les métaux. Bien qu’ils ne soient pas sujets à la corrosion, ils sont menacés par les rayons UV et les processus d’oxydation qui en résultent. C’est pourquoi une chimie additive sophistiquée est nécessaire.

Grâce au renforcement des composants par des fibres, des niveaux élevés de stabilité peuvent être obtenus, ce qui permet de construire des carrosseries de voiture en plastique. Ici, on utilise des matériaux composites dans lesquels des fibres de verre ou des fibres de carbone (fibres de carbone) sont incorporées dans des plastiques de haute qualité tels que le polyester, les époxy et les polyamides comme le Kevlar. Des problèmes surviennent parfois lors du recyclage de vieux véhicules. 

Le pneu du futur

En termes de masse, les pneus ne sont guère significatifs. Or, ils sont cruciaux car ils constituent le seul contact entre le véhicule et la route. Un pneu moderne n’est pas simplement constitué de simple caoutchouc ; il s’agit plutôt d’un mélange complexe de divers caoutchoucs naturels et synthétiques ainsi que de nombreux autres produits chimiques et matériaux de construction. Des charges telles que le noir de carbone, la silice, le carbone et la craie sont ajoutées au composé du pneu, tandis que l'acier, la rayonne et le nylon assurent la résistance. Le développement ici est également passionnant : le Les pneus de demain peut faire bien plus que ce que nous pouvons imaginer aujourd'hui, il n'y a pratiquement aucune limite aux fantasmes de l'industrie du pneumatique. 

Quoi qu'il en soit, tous les efforts visant à réduire le poids dans la construction automobile moderne se heurtent à des exigences croissantes en termes de sécurité et de confort ainsi qu'à un nombre croissant de composants électroniques dans les véhicules. Les voitures modernes sont depuis longtemps des ordinateurs roulants, ce qui signifie que l'électronique ajoute également beaucoup à la balance. Le système électrique d’une voiture moderne de milieu de gamme (sans propulsion hybride) pèse facilement 50 kg et comprend des centaines de câbles d’une longueur totale mesurable en kilomètres. 

1,6 kilomètres de câble

Le Concessionnaire automobile de Wolfsbourg compare en un Blogue la Golf 1 avec la Golf 7 et arrive à la conclusion suivante : "En 1980, un total de 191 câbles d'une longueur totale de 214 mètres ont été installés dans une VW Golf 1. Dans la VW Golf 7, il y a près de 1 000 câbles différents. Cependant, de nos jours, nous avons tendance à mesurer en kilomètres : la longueur du réseau de câbles sur une Golf moyennement équipée est de près de 1,6 kilomètre." Cela seul augmente le poids. Pour contrecarrer cela, la section transversale des lignes de signaux a été réduite de 0,35 à 0,13 millimètres carrés. Il y avait aussi un nouveau type d’alliage cuivre-étain.

Il n'est pas étonnant que les systèmes électriques de bord deviennent de plus en plus complexes : aux différents composants de confort, de la sonorisation à la climatisation, s'ajoutent de plus en plus de composants de sécurité tels que l'ESP, les capteurs à ultrasons ou vidéo et les dispositifs de commande nécessaires. Cela rend les appareils modernes d'autant plus importants pour les réparations et l'entretien. Matériel de diagnostic, qui lit les messages d'erreur. Le nombre croissant de composants électroniques signifie également que plus de 100 consommateurs reçoivent désormais leur électricité de la source correspondante. batterie. 

Perte de fluides et de pièces

Et puis il y a différents fluides lorsque le véhicule est prêt à rouler, qui au total peuvent s'élever à 60 kilogrammes, selon la catégorie du véhicule. La plus grande partie est le contenu du réservoir de carburant. Les voitures plus petites ont un réservoir d'environ 40 litres, les véhicules plus gros ont environ 80 litres. En comparaison, les trois à quatre litres d’huile moteur nécessaires à une voiture traditionnelle équipée d’un moteur à combustion ne sont pas pertinents. Il en va de même pour cinq à dix litres de liquide de refroidissement, ainsi qu'un ou deux litres liquide de frein ou de l'antigel pour pare-brise. 

En général, le nombre de pièces détachées qui composent une voiture dépend du type de véhicule concerné. Dans la classe supérieure, en raison du niveau d'équipement plus élevé, il y en a généralement beaucoup plus que dans les véhicules de la classe compacte. Selon les experts, on peut s'attendre à ce qu'un véhicule de milieu de gamme soit équipé en moyenne de 10 000 pièces détachées. Pour les voitures électriques, le nombre de pièces est drastiquement réduit. Un moteur à combustion se compose à lui seul de plus de 2 000 pièces, tandis qu'un moteur électrique n'en contient qu'environ 250. Les liquides mentionnés sont également en grande partie éliminés, mais les batteries pèsent entre 300 et 750 kilogrammes selon le modèle. Mais attention : l'électromobilité crée également de nouvelles sources de danger dans l'atelier Sécurité au travail et évaluation du lieu de travail doit être pris en compte.