Composites en fibre de carbone dans la construction de bateaux
Les composites en fibre de carbone ne sont plus réservés aux applications haut de gamme coûteuses et se retrouvent sur de nouveaux marchés. Ces matériaux sont de plus en plus utilisés pour remplacer des métaux dans des applications où la conception durable et la légèreté sont plus importantes, principalement pour réduire la consommation de combustible. Inspirés par leurs propriétés spectaculaires, les concepteurs et les ingénieurs du projet ProZero ont entrepris d’exploiter des composites en fibre de carbone pour des applications marines. Le partenaire du projet, Tuco Yacht Værft ApS, a présenté une série de bateaux de travail rapides, durables, économes en énergie et nécessitant peu de maintenance pour un usage professionnel. Défis liés à la pénétration du marché La fibre de carbone a longtemps été présentée comme le matériau du futur. Les plastiques renforcés avec des fibres de carbone sont jusqu’à dix fois plus résistants et au moins cinq fois plus légers que l’acier. Cependant, la production de structures en composites de fibre de carbone est beaucoup plus coûteuse. Les coûts d’outillage élevés en sont l’une des principales raisons. «En fait, le marché des bateaux de travail est très diversifié et généralement axé sur les coûts. La grande majorité des applications nécessite des outils de moulage coûteux et précis qui définissent la forme ultime de chaque pièce composite», note M. Morten Andersen. Comme il l’explique plus en détail, «des coûts d’investissement élevés peuvent être compensés soit par une production de gros volumes standardisée, soit par des marges bénéficiaires élevées pour des produits ponctuels ou à faible volume». Pénétrer un marché large et très diversifié avec des produits fabriqués à partir d’un matériau coûteux représentait donc un défi majeur pour ProZero. Réduction des coûts de production de fibre de carbone Les ingénieurs de ProZero ont développé avec succès une plate-forme de conception modulaire qui permet une adaptation harmonieuse aux besoins spécifiques des clients. «Le développement d’une configuration de production modulaire offre aux clients une liberté extraordinaire dans des solutions sur mesure. Dans le but d’atteindre le degré de modularité optimal, nous cherchons à satisfaire le plus grand nombre possible de demandes client uniques avec le nombre minimal d’éléments de conception et de production interchangeables», précise M. Andersen. La gamme ProZero peut ainsi être proposée à un coût très compétitif malgré les coûts élevés liés à la fabrication des matériaux en fibre de carbone et des composites selon les exigences spécifiques du client. Le projet a généré plus de 160 conceptions de bateaux ProZero pouvant être réalisées à partir du même ensemble d’outils de base. Multitude de bénéfices Concevoir une plate-forme de production compétitive n’était qu’un pas en avant pour développer le plein potentiel que les composites en fibre de carbone peuvent offrir à l’industrie maritime. Le rapport résistance/poids impressionnant des composites en fibre de carbone permet de concevoir des produits extrêmement légers mais résistants par rapport aux structures considérablement plus lourdes en métaux. «Dans les applications marines, la conception légère est essentielle pour réduire les coûts d’exploitation, car la réduction du poids permet d’atteindre des niveaux de performance élevés avec beaucoup moins de puissance. Un faible poids se traduit donc par une consommation de combustible réduite et des émissions moins nocives», note M. Andersen. Grâce au travail pionnier des concepteurs et des ingénieurs, la gamme ProZero de bateaux rapides pour utilisateurs professionnels a respectivement permis de réaliser des économies de poids et de combustible de plus de 30 et 45 % respectivement par rapport aux bateaux similaires en aluminium. «En raison de leur faible poids et de leur profil de performance optimisé, les navires pourront simultanément aller plus vite et atteindre une plus grande plage de fonctionnement», ajoute M. Andersen. De plus, la résistance remarquable de la fibre de carbone à la corrosion réduit considérablement la maintenance et donc le coût général de possession. La conception modulaire de ProZero permet de fournir aux clients un produit sur mesure dans un délai de livraison relativement court par rapport à la moyenne du marché. Alors qu’ils ont le potentiel de changer la donne, ces nouveaux bateaux de travail faits de composites en fibre de carbone ne compromettent pas la sécurité et sont disponibles à un coût très compétitif.
Mots‑clés
ProZero, composites en fibre de carbone, bateaux de travail, consommation de combustible, léger, conception modulaire
