Accélérer la conception de véhicules électriques légers
Les véhicules électriques promettent un avenir plus vert dans le domaine des transports, en réduisant notre dépendance à l’égard des combustibles fossiles et en diminuant ainsi les émissions de gaz à effet de serre. Néanmoins, afin de garantir un impact sociétal et environnemental optimal, des améliorations doivent encore être apportées en termes d’utilisation des matières premières et d’efficacité énergétique. «Par exemple, la réduction du poids des châssis des véhicules électriques apporterait des avantages immédiats», explique Sergio Jiménez, coordinateur du projet Fatigue4Light au International Centre for Numerical Methods in Engineering en Espagne. «En général, les véhicules plus légers nécessitent moins de matières premières, ce qui entraîne une réduction de la consommation d’énergie lors de la production. Les véhicules plus légers sont également plus économes en carburant et ont une plus grande autonomie, un paramètre essentiel dans ce secteur.»
Mesure de la performance en fatigue d’un nouveau matériau
La réduction du poids au niveau du châssis doit être compatible avec les performances et la sécurité. Cela implique de mesurer les performances en termes de fatigue, ce qui est généralement un exercice long et coûteux. Pour y remédier, le projet Fatigue4Light a cherché à développer et à appliquer de nouvelles techniques expérimentales et numériques avancées. Le projet a réuni des partenaires industriels spécialisés, des universités et des institutions de recherche pour collaborer et partager leur savoir-faire. «L’objectif ultime du projet Fatigue4Light était de voir si nous pouvions réduire de 10 % le poids des véhicules électriques en utilisant de nouveaux matériaux au niveau du châssis», explique Lucia Gratiela Barbu, coordinatrice du projet. «Pour ce faire, nous avons développé et utilisé des méthodologies numériques avancées et des techniques expérimentales pour caractériser les matériaux potentiels, y compris l’acier trempé sous pression, un alliage d’aluminium et des solutions hybrides. Nous avons ainsi pu évaluer les performances en termes de fatigue et nous assurer que les nouveaux composants proposés répondaient aux exigences de l’industrie.»
Réduction du poids total du véhicule
L’outil numérique du projet a été utilisé pour étudier le comportement en fatigue de plusieurs échantillons de matériaux. «Grâce à cet outil, il a été possible de prédire avec précision la durée de vie de certains composants et de saisir les processus de détérioration auxquels ils sont soumis», ajoute Lucia Gratiela Barbu. La mise au point de deux essais de fatigue rapides supplémentaires a également conduit à réduire considérablement le temps nécessaire à la caractérisation de la réponse à la fatigue. Conformément à l’objectif principal du projet, une réduction globale du poids du véhicule de 10 à 12 % a été obtenue. «Il convient de noter que ces valeurs constituent un pronostic basé sur l’extrapolation des résultats obtenus pour certains composants du châssis», précise Sergio Jiménez. Ces nouveaux matériaux ont permis d’obtenir des réductions de poids potentielles de plus de 30 %. Cela pourrait conduire à la fabrication commerciale de composants de châssis de véhicules électriques légers.
Nouveaux matériaux légers pour le transport
Le projet Fatigue4Light a contribué à faire progresser l’introduction de nouveaux matériaux légers, aussi performants, voire plus, que les solutions actuelles. Pour les partenaires industriels du projet, l’étape suivante consistera à adapter leurs lignes de production à la fabrication de ces nouveaux composants. Pour les universitaires de l’équipe, il s’agit maintenant de transférer les résultats à d’autres secteurs clés, tels que l’aéronautique, l’espace et la mer. Les techniques expérimentales développées et utilisées dans le cadre du projet seront également normalisées et les résultats diffusés afin d’améliorer l’analyse de la fatigue dans tous les domaines. «Une autre piste de recherche consistera à appliquer nos résultats à d’autres composants clés des véhicules électriques, tels que les boîtiers de batterie», ajoute Lucia Gratiela Barbu.
Mots‑clés
Fatigue4Light, électrique, véhicule, énergie, châssis, batterie, environnement
