19 septembre 2013

Début de la production en masse de l’habitacle en PRFC de la BMW i3

BMW commence la production en masse de sa voiture électrique haut de gamme i3. Pour rappel, l’architecture de l’i3 se compose de deux éléments : le module Drive actif en aluminium qui intègre le système d’entraînement, les liaisons au sol, l’accumulateur d’énergie et les fonctions structurelles et celles actives en cas de collision, ainsi que le module Life en matière plastique renforcée par fibres de carbone (PRFC) qui forme l’espace habitable. Grâce au concept LifeDrive et à l’emploi du PRFC, le constructeur annonce un temps de fabrication réduit de moitié par rapport à la construction automobile conventionnelle. L’emploi de PRFC à cette échelle est à ce jour unique dans l’industrie automobile.

Le PRFC est produit dans la co-entreprise avec SGL Automotive Carbon Fibers (SGL ACF). Tous les éléments de la fibre textile sont soumis à un procédé complexe sous gaz comprenant plusieurs étapes pour être dissociés jusqu’à obtenir une fibre de structure graphitique stable constituée de carbone quasiment pur. Son diamètre n’est que de 7 micromètres (0,007 millimètre). Quelque 50’000 filaments individuels sont ensuite regroupés en stratifils, également appelés « rovings » ou « heavy tows », qui sont à leur tour embobinés pour le traitement ultérieur. La production des fibres high-tech ultralégères à Moses Lake a démarré dès fin 2011. Deux lignes de production d’une capacité totale de 3 000 tonnes par an assurent l’approvisionnement requis.

Sur le deuxième site de la co-entreprise, le Parc d’innovation de Wackersdorf, les stratifils sont transformés en des mats textiles légers. Les mats, dans lesquels les fibres sont orientées dans différents sens, sont disposés en plusieurs couches également orientées dans différents sens pour former des mats stratifiés ou stacks (empilements) qui sont ensuite découpés. Ceux-ci forment le matériau de base pour la réalisation des pièces et autres composants en PRFC dans les Usines BMW de Landshut et de Leipzig.

Dans ces usines, qui font chacune fonctionner trois lignes de fabrication de composants de carrosserie en PRFC, les mats stratifiés fournis par Wackersdorf sont transformés en pièces de carrosserie pour les BMW i3 et BMW i8. D’abord, un outil chauffant confère sa forme tridimensionnelle stable à l’empilement découpé. Ensuite, plusieurs de ces préformés bruts peuvent être assemblés pour former un composant plus grand. Après la confection et le préformage, l’opération suivante du processus consiste à mouler les préformés par injection de résine sous haute pression selon la technologie RTM (Resin Transfer Moulding ou moulage par injection). Cette technologie consiste à injecter de la résine liquide sous haute pression dans les préformés bruts placés dans des moules. Le matériau doit sa rigidité et ses excellentes propriétés à la liaison se formant entre les fibres et la résine et au durcissement consécutif. Les presses respectent des paramètres de température, de pression et de temps, jusqu’à ce que la résine forme une liaison intime avec le durcisseur et qu’elle soit entièrement durcie. Grâce à ce procédé de fabrication automatisé, il est possible de renoncer à la longue étape de durcissement dans un four, habituelle dans les procédés de fabrication manuels du PRFC.

La structure de base du module Life prend naissance à Leipzig. Vu l’intégration géométrique élevée, la structure en PRFC ne compte qu’un tiers environ des pièces de carrosserie qu’on trouve dans une conception conventionnelle en tôle d’acier. La structure de base complète en PRFC du module se compose ainsi d’environ 150 éléments.

La BMW i3 est la toute première BMW à présenter une peau réalisée entièrement en matière synthétique. Seul le toit en PRFC recyclé en fait exception. Les pièces en matière synthétique pèsent moitié moins lourd que la tôle d’acier et offrent en même temps des surfaces protégées de la corrosion, produites de manière peu énergivore. En outre, le matériau est insensible aux petits accrochages. Enfin, la suppression du procédé de peinture traditionnel avec cataphorèse permet par ailleurs de gagner 10 kilogrammes par voiture.

  Yvonnick Gazeau

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