Décarbonisation des routes à l'échelle mondiale

La transition vers les véhicules électriques réduira les émissions des transports et leur adoption pourra être accélérée en augmentant leur efficacité. Les véhicules électriques bénéficieront de composants en aluminium plus légers qui améliorent l'autonomie et rassurent ainsi les conducteurs. En utilisant des outils optimisés pour l'usinage de l'aluminium, les fabricants automobiles pourront produire des composants haute qualité pour les véhicules électriques et réaliser ainsi l'objectif de transports plus écologiques.

Comment les avancées en usinage de composants facilitent la transition vers les véhicules électriques.

Selon une étude du Forum international des transports, le trafic mondial devrait doubler d'ici 2050 par rapport aux niveaux de 2015. Le changement climatique nous concerne tous et il est important de produire des véhicules plus efficaces et utilisant des carburants plus écologiques. Dans cet article, Eduardo Debone, directeur senior de la division Automotive Offer Management chez Sandvik Coromant, le leader mondial de l'usinage, explore comment les choix de matériaux et les innovations en usinage permettent d'accompagner la transition vers des véhicules plus écologiques.




Si la COVID-19 a réduit radicalement le trafic routier sur une courte période, la tendance mondiale reste à la hausse du fait de la croissance démographique et du développement économique. La production de véhicules supplémentaires pour répondre à la demande est inévitable, le défi étant de les rendre plus écologiques. L'agence internationale de l'énergie (IEA) indique que les transports représentent déjà 24 % des émissions directes de CO2 du fait de la consommation de carburants, les véhicules routiers représentant près des trois tiers de ce chiffre.

La Convention-cadre des Nations unies sur le changement climatique (UNFCCC) reconnaît l'importance de réduire les émissions du secteur des transports, et a publié son rapport Climate Action Pathway pour les transports en 2021. La vision de l'UNFCCC est que d'ici 2050, les transports de passagers et de fret seront totalement décarbonés du fait de l'adoption de technologies plus durables pour les véhicules. Ce changement passera par une phase de transition vers les modes à zéro émission et une autre d'amélioration de l'efficacité des véhicules.

Évolution des véhicules électriques
Les véhicules électriques constituent la clé de voûte des transports à zéro émission, ce que Fatih Birol, directeur exécutif de l'AIT décrit comme « ayant un rôle indispensable à jouer pour atteindre l'objectif de zéro émission nette partout dans le monde ». En utilisant l'électricité du réseau, notamment celle qui provient de sources renouvelables, pour charger des batteries alimentant un moteur électrique, les véhicules électriques ne rejettent aucune émission et sont par conséquent préférables aux véhicules à moteur à combustion (ICE).

Selon le rapport Global EV Outlook 2021 de l'AIE, dix millions de véhicules électriques étaient en circulation en 2020, et les immatriculations de véhicules électriques ont progressé de 41 % cette même année. Si les véhicules électriques ont le vent en poupe, leur adoption pourrait encore être améliorée en levant les inquiétudes entourant leur autonomie.

L'autonomie ne dépend pas seulement de la batterie. Outre le renforcement de l'infrastructure de chargement et les améliorations de conception de la batterie, il est important d'alléger les différents éléments du véhicule. Plus un véhicule est léger, plus son autonomie augmente, ce qui permet d'aller plus loin sur une seule charge.

L'aluminium est un atout considérable pour alléger les véhicules, car il est beaucoup plus léger que les matériaux traditionnels des automobiles, à savoir l'acier et la fonte. Ainsi, l'aluminium est privilégié pour des éléments tels que le châssis, les panneaux internes, le bloc-moteur et les boîtiers de batterie. Selon l'ATG (Aluminum Transport Group), le pourcentage de gain de poids obtenu avec l'aluminium reflète également le pourcentage de gain d'autonomie des véhicules. Par exemple, en réduisant le poids de 20 %, on obtient un gain de distance de 20 % avec la même charge.

Maîtrise de l'usinage
Les composants en aluminium sont notoirement difficiles à usiner. L'aluminium est moins dur que la plupart des métaux, ce qui le rend plus difficile à travailler. De plus, le point de fusion de l'acier est de 1 510° C, contre 660 pour l'aluminium. Lors de l'usinage du métal, la température de fusion inférieure de l'aluminium fait que des copeaux risquent de se former, sous l'effet de la chaleur de friction lors de l'usinage à grande vitesse, et d'adhérer à l'outil. Cette accumulation de copeaux peut émousser l'outil et rendre difficile l'usinage du brut. D'autre part, les industriels peuvent être confrontés à des problèmes tels que des délais d'outillage importants, des taux d'usure irréguliers, la formation de bavures et des finitions de surface de mauvaise qualité. La conciliation de la gestion des bavures et de l'usinage à grande vitesse est également problématique.

Heureusement, ces défis peuvent être surmontés en sélectionnant un outil optimisé, fabriqué à partir de matériaux avancés. Par exemple, la fraise de surface M5C90 de Sandvik Coromant, qui fait partie de sa série M5, a été conçue pour les pièces entièrement en aluminium nécessitant de longues opérations, ainsi que l'ébauche et la finition des têtes de cylindre, des blocs et des composants de voiture électrique. En une seule passe efficace, la M5C90 réalise l'intégralité du processus d'usinage, de l'ébauche à la finition. Dans de nombreux cas, la profondeur de coupe peut atteindre quatre millimètres (mm). Cette solution permet de multiplier par cinq la durée de vie de l'outil et réduire le temps de cycle jusqu'à 200 %.

En outre, la série d'outils de coupe M5 inclut une technologie étagée, où les plaquettes en diamant polycrystallin ultra-dures (PCD) sont disposées en spirale et décalées verticalement pour retirer de la matière de façon aussi bien axiale que radiale. De plus, la dernière dent a une géométrie wiper pour garantir une excellente qualité, avec une finition de surface plane. La partie active wiper reste à une position fixe, ce qui évite les réglages chronophages. Les autres outils de la série M5 incluent le concept de fraise de surfaçage M5B90 pour une finition soignée et la fraise de combinaison M5F90 pour l'ébauche et la finition à plus petite échelle.

www.sandvik.coromant.com

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