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La fibre de carbone dans la Porsche 919 Hybrid

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Dans le sport automobile chaque gramme compte. Autant de puissance, d’accélération et de sécurité que possible pour une masse la plus faible possible – telle est la devise pour la conception de toute voiture de course. D’autant plus si elle est engagée pour les 24 Heures du Mans : chaque gramme superflu doit être déplacé pendant plus de 350 tours; les secondes perdues s’additionnent et deviennent des minutes sur la distance d’une course d’environ 5000 km. Depuis 2014, il y a eu encore une autre raison pour la réduction du poids des véhicules au Mans. De nouveaux règlements portant sur l’efficacité forcent les équipes à minimiser radicalement la consommation de carburant de leurs voitures de course. Chaque voiture peut consommer un maximum de 5,04 litres d’essence par tour – un véritable défi pour les développeurs de la Porsche 919 Hybrid.

Légère et stable

Dans le monde d’aujourd’hui, le poids et la consommation de carburant des voitures ont de plus en plus d’importance aussi. En 2020, les émissions de CO2 moyennes des véhicules de chaque constructeur automobile devront être inférieures à 95 grammes par kilomètre de conduite.

Les composites en fibre de carbone légers peuvent apporter une contribution pour atteindre cet objectif. Néanmoins, le carbone ne se prête pas vraiment à la production de masse dans l’industrie automobile pour l’instant – en dépit de sa résistance à la traction, de son élasticité et de sa conductivité thermique qui sont élevées.

Porsche 919 Hybrid

La 919 Hybrid et le carbone

Matériaux pour l’industrie aérospatiale

L’utilisation du PRFC (Polymère à renfort fibre de carbone) est née dans l’industrie aérospatiale. À partir des années 1950, les fibres de carbone ont été tissées en bandes, trempées dans des résines et transformés en pièces moulées très solides et légères. Dans l’industrie automobile, ce matériau fascinant est apparu dans les années 1990. Chez Porsche, la fibre de carbone a fait des débuts remarqués. Dans la saison 1998, la 911 GT1 est devenue la première Porsche de sport à avoir un châssis en fibre de carbone. Les ingénieurs ont gagné 50 kilogrammes sur la masse totale du véhicule par rapport au modèle précédent – ce qui a conduit à obtenir les deux premières places aux 24 Heures du Mans cette année-là. La première voiture de série à utiliser de la fibre de carbone est arrivée cinq ans plus tard – et il s’agissait de la Carrera GT.

Mais en dépit de ses excellentes propriétés, le carbone n’a pas vraiment révolutionné la technologie des véhicules. Le triomphe prédit à l’époque de la fibre de carbone a été largement limité au domaine des supercars avec des volumes de production très faibles. La principale raison : le coût des pièces en PRFC est encore très élevé par rapport à des pièces métalliques pour les mêmes volumes de production. La production de fibre de carbone elle-même est très énergivore et coûteuse; sa transformation en un produit final nécessite l’emploi de processus fastidieux et beaucoup plus complexes et un degré d’automatisation moindre par rapport aux matériaux métalliques. La clé pour réduire les coûts de fabrication et donc rendre le PRFC faisable à grande échelle est de raccourcir les délais de production en rendant le durcissement des résines plus rapide ou en utilisant des systèmes de matrices thermoplastiques.

Porsche compte sur un mélange de matériaux intelligents – incluant du carbone

Le nombre de modèles de voitures avec des pièces de carbone augmente chez Porsche. En plus de la 919 Hybrid, la 911 GT3 RS économise plusieurs kilogrammes de masse véhicule en utilisant du PRFC pour les capots, les spoilers arrière et l’aileron. Et la 918 Spyder utilise un châssis qui est entièrement en fibre de carbone et a une monocoque en PRFC.

Châssis de la Porsche 918 Spyder

Toutefois, pour de plus grands volumes de production, la carrosserie légère de l’avenir aura vraisemblablement besoin d’un mélange de matériaux en aluminium et en acier complétée par des pièces en magnésium et des matériaux polymères renforcés par des fibres tels que le PRFC. Les méthodes de construction hybrides intelligentes en particulier – qui combinent les avantages des métaux et des composites polymères renforcés de fibres – ont un fort potentiel pour la réduction de la masse à bas coûts, au moyen de grands volumes de production. Ce qui est certain : Porsche participera encore à l’ajout d’un certain nombre de nouveaux chapitres dans l’histoire de la fibre de carbone.

Source : Porsche

1 Comment

  1. GGlacléde13
    GGlacléde1302-20-2016

    Quelques ordre de grandeur de prix :
    1-2€/Kg pour l’acier transformé
    3-6€/Kg pour l’alu
    20 à 30€/Kg mini pour le PRFC

    Ordres de grandeur de ce que les « constructeurs » sont prêts à mettre pour alléger :
    3-5€/Kg gagné pour un constructeur auto généraliste
    1000-2000€/Kg dans l’aéro
    10000€/Kg dans le spatial

    Si l’on considère le prix, la réglementation sur la recyclabilité (notion d’ailleurs très différente du fait de réellement le faire) pour les véhicules auto homologués en grande série, les normes ou plutôt les objectifs des chocs médiatiques (EuroNCAP) voir de sécurité réelle, il est plus qu’improbable de voir arriver le PFRC en grande série. Et encore, je ne parle même pas des difficultés d’intégration dans les process actuels (passage en cataphorèse ~200°C pendant plusieurs dizaine de minutes, assemblage complètement différent, géométrie, …) et du fait que les investissements déjà réalisés doivent être amortis… IL EST TRES TRES PEU PROBABLE DE VOIR ARRIVER CES TECHNOLOGIES EN GRANDE SERIE. Ne me parlez pas de l’i3 qui est une excellente voiture mais qui reste confidentiel en terme de volume.

    Le PFRC, c’est absolument génial mais ne comptez pas trop dessus pour diminuer les émissions de CO2 des voitures de monsieur toutlemonde… sauf si le baril monte à 200$.

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