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Une auto sans acier


L’acier est un matériau très populaire, dans tout ce qui demande un minimum de solidité. Il y a de quoi; contrairement à la croyance populaire, c’est un matériau très ductile et qui résiste à des pressions astronomiques avant de se briser (en plus de se déformer relativement lentement, ce qui permet d’évaluer à quel moment la construction va « pèter »). On l’utilise même dans les structures de béton pour ajouter de la force de tension, grâce à cette capacité d’étirement.

Si vous ne me croyez pas, demandez à mes potes du département de génie des bioressources qui avaient un échantillon d’acier à tester… La machine a travaillé pendant une heure et demie avant de briser le petit échantillon qu’ils devaient analyser (et le résultat a été raté en plus). Si je me rappelle bien, j’avais un échantillon de nylon à briser. Ça a pris 10-15 minutes, pas de déformation, rien. Une cassure nette et imprévisible, qui était en partie le fait d’impuretés dans le matériau commandé (on le sait, car l’échantillon n’a pas brisé à son centre normal… ce qui prouvait que le matériau n’était pas uniforme).

à 650$/tonne, c’est encore un prix relativement faible pour de l’acier, vu ses propriétés mécaniques et ses utilités. Comme c’est un matériau très solide, on l’utilise pour toutes sortes de structures rigides, comme l’ossature et les absorbeurs de choc de votre voiture, qui doivent pouvoir résister à un impact de collision comme à l’usure ou des dommages mineurs. Mais l’acier a un défaut majeur: son poids.

Il faut comprendre une chose bien simple: la principale façon d’économiser de l’essence sur la consommation est de réduire le poids de la voiture. Cela réduit la friction sur les roues, ce qui diminue la quantité d’énergie nécessaire pour freiner et la force nécessaire pour accélérer (F= m * a, ça vous rappelle quelque chose, je présume). En gros, moins votre auto est lourde, moins elle consomme. Logique.

Un autre problème, qui va plutôt en contradiction avec tout ça, c’est que plus une auto est légère, plus elle est dangereuse. C’est un motif d’achat de VUS et de Hummers; ils sont gros et donc plus sécuritaires. C’est vrai, mais il y a des façons de concevoir des automobiles avec des absorbeurs de choc plus fiables pour protéger les passagers du véhicule.

Mais voilà une technologie qui pourrait possiblement nous donner des voitures plus efficaces: la fibre de carbone. Bien que ce matériau ne puisse pas résister aussi bien que l’acier à de fortes pressions, son avantage est dans la densité. La densité de l’acier oscille dans le 8t/mètre cube. Je n’ai pas pu trouver une donnée juste sur le poids de la fibre de carbonne, quoiqu’une place estimerait celle-ci à 2.7t/mètre cube. Donc, en terme de poids, il faudrait que l’acier tienne trois fois plus de pression que la fibre de carbone  pour être utile, ce qui n’est pas le cas. D’un point de vue économique, c’est autre chose, par contre.

La fibre de carbone comporte malgré tout plusieurs avantages à tenir en compte: bien que difficile à former, il est par contre plus facile de le façonner ou de le teindre (une étape assez coûteuse dans le prix de l’auto), et pourrait réduire de 100 à environ 15 le nombre de composantes qui composent l’ossature d’une automobile.

Les problèmes qui retardent encore l’implantation de la fibre de carbone dans les ossatures d’automobiles sont d’ordre économique, par contre, et devront être (et sont en train d’être) surmontés. Il faut tenir en compte que l’on ne travaille pas une ossature en composites de fibre de carbone de la même façon que l’on traite l’acier. La formation des pièces est très différente, le procédé de teinture (car on ne parle plus de peinture, mais de « teindre » le matériau) et l’implantation d’une industrie qui manipule ce matériau sont des défis colossaux. Cela demande des investissement astronomiques pour une industrie qui est devenue trop conservatrice pour aimer les grands progrès d’innovation. Le prix des matériaux doit aussi diminuer encore drastiquement, mais les recherches dans le domaine avancent. On voit de plus en plus d’objets de la vie courante faits en composites de fibre de carbone, ce qui incite les fabricants à investir pour réduire leurs coûts de production. J’ai acheté 3 parapluies au cour de l’été: deux parapluies cheaps qui m’ont brisé dans les mains, avec une barre d’acier inoxydable creuse insuffisante, mais mon dernier a été un parapluie plus grand (et beaucoup plus cher) avec une barre de composite de fibre de carbone, dont certaines pièces étaient faites en stainless steel, comme la pointe (qui doit absorber plus de chocs) ou le mécanisme.

Pour conclure, on a vu beaucoup de voitures expérimentales en fibre de carbone dans les salons de l’automobile récement. En fait, presque n’importe quelle voiture non-hybride, non-électrique et consommant moins de 4L/100km doit réduire son poids drastiquement, et le remplacement de l’acier par la fibre de carbone est un des meilleurs moyens de le faire.

Je vous laisse sur une conférence d’Amory Lovins sur la situation de l’essence aux États-Unis.

Une réflexion sur “Une auto sans acier

  1. Wow! Bon article et… quel vidéo! Est-ce que Michael Moore est au courant de ça? Y’a tout ce qu’il faut dans cette approche pour règler les problèmes des américains! J’ai deux amis vont adorer cette présentation et je leur fais suivre le raccourci vers ton blogue dès maintenant… Salut!

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