I. Contexte : Compte Rendu de la conférence Strategies in Car Body Engineering Mars 2011 Bad Nauheim / Franktfurt, Germany

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1 Compte Rendu de la conférence Strategies in Car Body Engineering Mars 2011 Bad Nauheim / Franktfurt, Germany Correspondant : Laurent Dubourg Chargé d affaire Pôle Assemblage Tél : +33 (0) Laurent.dubourg@institutmaupertuis.fr Ce compte rendu a pour objectif de mettre en valeur les dernières avancées en R&D et innovations présentées au Strategies in Car Body Engineering L Institut Maupertuis ne prend pas position sur les sujets présentés. L application des produits et procédés décrits dans ce compte-rendu relève de la seule responsabilité de leurs utilisateurs éventuels. I. Contexte : Ces 2 journées ont regroupé environ 140 personnes. Les présentations techniques et les expositions ont confirmé 2 tendances : - L utilisation de plus en plus grande de l aluminium en multi-matériaux avec l acier. Ceci entraîne le développement et l utilisation de nouvelles techniques d assemblage - La plus grande flexibilité des lignes de fabrication associées avec l émergence des véhicules électriques produits à de faibles cadences entraînent la reconception et la simplification des caisses en blanc (réduction du nombre de pièces, structure tubulaire, utilisation de la découpe laser) Institut Maupertuis Campus de Ker Lann Bruz 1/10

2 II. Résumé des principales présentations 1. MUBEA : Tailor rolled blank (TRB)- stratégie de développement pour les futurs concepts de conception légère Le nouveau procédé Tailor rolled blank (TRB) ou laminage à épaisseurs variables a été présenté par l entreprise MUBEA. Ce procédé consiste à produire des tôles à épaisseurvariable en contrôlant en temps réel l écartement des rouleaux de laminage (Figure 1). Il présente plusieurs avantages : une transition homogène entre les épaisseurs (contrairement au TWB où la soudure crée une discontinuité d épaisseur) Grande précision de l épaisseur de la tôle Le processus de fabrication ne dépend pas de l'outillage (réduction du coût de fabrication) Le contrôle en temps réel permet de changer l'épaisseur d une bobine à l'autre Le procédé est applicable à tous les matériaux métalliques laminables. Néanmoins, des recherches sont en cours pour l appliquer à l aluminium. Fig. 1 MUBEA a appliqué ce procédé à la fabrication de différents composants comme le compartiment bagage ou le pied milieu (Figure 2). Dans ces 2 exemples, l épaisseur des tôles varie de 0,9 à 1,9 mm en plusieurs endroits afin d adapter au mieux les contraintes mécaniques tout en limitant la masse. De plus, en réduisant le nombre de pièces, ce procédé permet de réduire les coûts de fabrication, de logistique, d assemblage et d espace au sol par rapport au TWB (Tailor Welding Blank) par laser. Fig. 2 Institut Maupertuis Campus de Ker Lann Bruz 2/10

3 2. TATA Research : Nouveau alliages d aluminium 7xxx à haute résistance et 6xxx à grand formabilité pour des applications structurelles Body-In-White (BIW) et panneaux de carrosserie Pour TATA Research, la stratégie d utilisation de l aluminium dans le Body-In-White (BIW) est la suivante : Alliages 6xxx pour les panneaux de fermeture Alliages 5xxx / 6xxx pour les applications structurelles moyennement sollicitées Alliages 7xxx pour les applications structurelles à haute résistance Depuis 1995, l auteur a remarqué les tendances suivantes dans l utilisation de tôles d'aluminium pour le BIW : Le remplacement des nuances à durcissement par écrouissage 5xxx par des nuances à durcissement structurelle 6xxx pour les panneaux extérieurs L amélioration de la qualité de surface et de la formabilité des alliages 6xxx L introduction de pré-traitements thermiques et de lubrifiants secs lors de l élaboration des tôles d aluminium Le développement d alliages 6xxx pré-traités pour améliorer les niveaux de résistance finale L augmentation continue des niveaux de résistance intrinsèque des alliages d aluminium afin d augmenter le potentiel d amincissement des structures. Deux tendances fortes se dessinent pour le futur : L amélioration de la formabilité des alliages 6xxx pour répondre aux demandes croissantes de formes complexes des panneaux La compatibilité des alliages 7xxx à haute résistance avec les procédés de formage à chaud pour les applications structurelles Pour ce dernier point, TATA Research a présenté ses derniers développements concernant la fabrication du pied milieu (Figure 3) en alliages 7xxx à moyenne (400 MPa) ou forte (550 MPa) limite élastique. Fig. 3 Ces alliages peuvent être assemblés par rivetage auto-perçant ou soudage laser (formage par roulage + soudage laser : Fig 4). Fig. 4 Institut Maupertuis Campus de Ker Lann Bruz 3/10

4 3. AUDI : présentation de la caisse en blanc de la nouvelle A8 Outre un objectif de moindre consommation d énergie lors de sa fabrication, la caisse en blanc de la nouvelle A8 est vraiment multi-matériaux avec la présence d acier, d aluminium et de composite. Ceci explique l utilisation de nombreuses techniques d assemblage : Le soudage laser Le soudage MIG Le clinchage Le rivetage conventionnel Le rivetage et le vissage auto perçants Le soudage automatique d écrou/vis par résistance 4. Trumpf : Reconception de pièces de carrosserie embouties profondément pour une plus grand flexibilité et efficacité L idée est simple : utiliser uniquement la découpe laser, le pliage et le soudage laser pour remplacer l emboutissage et le soudage par point. Ce concept permet de réduire les coûts et d augmenter la flexibilité des machines pour de petites séries (voitures électriques par exemple). Trumpf l a appliqué à un plancher d une caisse en blanc (Figure 5). Fig. 5 Nous pouvons voir les différentes étapes de fabrication sur la figure 6. Fig. 6 Découpe du soubassement plat Rajout des nervures (positionnement Démonstrateur fini par tenon mortaise, soudage à clin) Institut Maupertuis Campus de Ker Lann Bruz 4/10

5 Le soudage en clin est réalisé sur une encoche embouti dans la tôle inférieure (Fig. 7). Cette astuce permet de localiser précisément le joint à souder tout en maintenant les pièces et limitant le bridage. De plus, un tel assemblage est étanche. Fig FH Aachen : kit de construction intelligent pour le corps d un véhicule électrique : projet «Ec2Go» L idée de départ pour la conception de ce nouveau véhicule vient de l émergence de 2 marchés à croissance rapide : Un véhicule attractif pour une clientèle jeune et urbaine Une multiplication des véhicules électriques Cependant, très peu de gens peuvent imaginer d'acheter un véhicule électrique (~ 30% si l autonomie est supérieure à 150 km). L auto-partage, principalement pour de courtes distances (8km/usage), a donc été retenu pour sa conception. Concernant le corps du véhicule, un kit de construction avec de nombreuses pièces standards a été retenu (figure 8). Ce concept permet une mise sur le marché rapide (1000 véhicules / an), un faible (pas) d'investissement, tout en ayant des ressources en engineering limitées. Cette structure tubulaire fait intervenir des profilés en aluminium, acier et carbone selon les contraintes et est assemblée par des nœuds en aluminium, acier, carbone ou titane (ce dernier matériau étant retenu pour sa passivité). L ensemble est collé sous pression permettant une grande tolérance géométrique des pièces (figure 8). Fig. 8 Institut Maupertuis Campus de Ker Lann Bruz 5/10

6 III. Principales innovations du salon 1. BIW de la nouvelle Audi A8 Côtés de caisse et ouvrants en aluminium boulonnés sur la structure Ouvrants en aluminium soudés par laser avec fil d apport en clin ou par transparence Institut Maupertuis Campus de Ker Lann Bruz 6/10

7 Utilisation intensive de vis auto perçantes dans l habitacle 2. VW : la nouvelle VW Passat Institut Maupertuis Campus de Ker Lann Bruz 7/10

8 Côtés de caisse soudés laser par transparence triple épaisseurs Ouvrants soudés laser par transparence Institut Maupertuis Campus de Ker Lann Bruz 8/10