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Où est l'automobile abordable en fibre de carbone ?
Les pièces automobiles en fibre de carbone sont utilisées depuis des décennies dans des supercars européennes de plus d'un million de dollars, comme Ferrari et McLaren. Mais pour la première fois, une poignée de modèles 2016 vendus chez les concessionnaires automobiles du quartier comprendront des matériaux en fibre de carbone ultralégers mais coûteux. La nouvelle berline BMW de série 7, qui coûte environ 80 000 $, ainsi que les voitures de sport Alfa Romeo 4C et Chevrolet Corvette Z06 à prix similaire, utilisent des éléments en fibre de carbone.
Le châssis de la BMW Série 7 combine de l'acier, de l'aluminium et du plastique renforcé de fibres de carbone. Dans l'image ci-dessus, les parties noires autour des cadres de porte et sur le toit sont en fibre de carbone.
Mais ne laissez pas cela vous tromper en pensant que les voitures en fibre de carbone sont à l'aube du grand public. Bien que le coût des matériaux en fibre de carbone et de leur production ait diminué au cours des dernières décennies, il reste prohibitif pour tout sauf des applications limitées dans des véhicules de niche. Bien que l'augmentation des normes d'efficacité énergétique ait indéniablement motivé l'industrie automobile à poursuivre la technologie, elle n'entre en production que lorsque les constructeurs automobiles pensent que le matériau peut apporter un attrait de style supercar à un modèle coûteux.
La fibre de carbone est un matériau flexible semblable à un tissu qui, lorsqu'il est combiné à un polymère, peut être moulé sous la forme d'une pièce de voiture plus solide et plus légère que les pièces en acier et en aluminium d'aujourd'hui. Le coût plus élevé est basé sur le matériau fibreux lui-même, ainsi que sur des temps de production plus longs. Les pièces métalliques peuvent être estampées en quelques secondes, mais cela peut prendre plusieurs minutes pour qu'une pièce en fibre de carbone soit moulée et durcie.
BMW utilise de la fibre de carbone dans les éléments clés du toit, les piliers de toit et les cadres de porte, essentiellement tout ce qui est haut sur la route. Pendant ce temps, l'acier et l'aluminium sont utilisés pour le châssis. Nous économisons du poids, mais nous économisons du poids en hauteur, déclare Paul Ferraiolo, responsable de la planification et de la stratégie des produits pour BMW Amérique du Nord. Cela permet à nos ingénieurs de concevoir une voiture avec un centre de gravité plus bas.
Une BMW Série 7, dont certaines parties du cadre sont en fibre de carbone, est produite dans l'usine de l'entreprise à Dingolfing, en Allemagne.
L'utilisation de la fibre de carbone par BMW sur la série 7 tire parti des investissements et des expériences dans l'utilisation du matériau sur ses voitures électriques rechargeables i3 et i8. La fibre de carbone est plus économique pour les voitures électriques, car les batteries lithium-ion sont chères. Moins de poids signifie une batterie plus petite, un compromis valable. Le passage de la série i3 à la série 7 est une sorte de migration de la fibre de carbone d'une application limitée à une autre, pour compenser les investissements qui pourraient ne pas atteindre les produits de tous les jours avant une décennie ou plus.
La même migration intra-entreprise de la technologie explique l'utilisation libérale de la fibre de carbone sur la voiture de sport Alfa Romeo 4C à 75 000 $, fabriquée par Fiat-Chrysler Automobiles. Fiat-Chrysler possède une vaste ressource d'expérience et d'expertise dans la technologie de la fibre de carbone, y compris les leçons apprises de Ferrari et Maserati, déclare Fabio Migliavacca, planificateur de produit senior pour Fiat-Chrysler (qui possède également ces marques italiennes haut de gamme).
J'ai récemment conduit l'Alfa Romeo 4C pendant cinq jours. Fiat-Chrysler a utilisé de la fibre de carbone pour tout le châssis de ce modèle, et quelle différence cela fait. L'Alfa Romeo 4C pèse environ 2 500 livres, alors que les roadsters de luxe similaires pèsent généralement environ 3 000 livres ou plus. L'expérience de déplacer rapidement un corps aussi léger dans et hors des virages est bien plus excitante que ce à quoi vous vous attendriez autrement d'un moteur à quatre cylindres de 237 chevaux. La carrosserie en fibre de carbone était très maniable, avec une réponse remarquablement rapide aux entrées de la direction tendue du roadster.
L'Alfa Romeo 4C est un roadster à 65 000 $, mais qu'en est-il de la Mazda MX-5 Miata, plus accessible, qui commence à environ 25 000 $? La fibre de carbone n'est pas rentable à ce stade, explique Dave Coleman, ingénieur de développement de la nouvelle Miata. Nous avons des plans à long terme pour réduire le poids à l'avenir, mais toutes les technologies ont de gros points d'interrogation à côté d'elles.
La liste des questions est longue. Quand aurons-nous des résines à durcissement plus rapide pour réduire les délais de production des composites carbone ? Une combustion interne plus efficace et des alternatives comme les véhicules électriques apporteront-elles suffisamment d'améliorations de l'efficacité énergétique, même si les voitures ne deviennent pas beaucoup plus légères ? Les dispositifs de sécurité autonomes permettront-ils aux constructeurs automobiles de rendre les voitures suffisamment sûres pour gagner du poids en supprimant les éléments structurels existants ?
C'est une question de prix relatifs pour tous les poteaux de but mobiles, explique Anthony Vicari, analyste chez Lux Research, qui étudie l'adoption de la fibre de carbone. De multiples objectifs mobiles et courbes de coûts interdépendants rendent très difficile de prédire quand les matériaux pourraient passer des voitures de sport exotiques, des véhicules électriques et des véhicules de luxe haut de gamme aux voitures à grand volume produites en quantités de 100 000 unités par an. Ma meilleure estimation est de 10 ans, dit Vicari.