Selon un rapport de recherche récent, le marché mondial des matériaux légers pour l'automobile devrait croître à un TCAC de 7,3% de 2023 à 2029. Il devrait atteindre plus de 1 331,41 milliards de dollars d'ici 2029, contre 74,79 milliards de dollars en 2022. Les matériaux légers jouent un rôle crucial dans l'amélioration de l'efficacité énergétique, des performances et la réduction des émissions dans l'industrie automobile. Il est prévu que les matériaux et composants automobiles plus légers et plus efficaces révolutionneront l'industrie dans les années à venir.
5 Types de Matériaux Légers pour Applications Automobiles
En explorant les différents types de matériaux légers utilisés dans le secteur automobile et leurs applications, nous pouvons mettre en évidence leurs contributions significatives à la réalisation des objectifs de réduction de poids et d'efficacité globale du véhicule.
1. Acier Haute Résistance
L'acier haute résistance est produit en ajoutant une petite quantité d'éléments d'alliage à l'acier au carbone ordinaire. Plus la résistance de l'acier est élevée, meilleur est l'effet de réduction de poids. Bien que le coût de production de cet acier soit similaire à celui de l'acier au carbone ordinaire, l'effet de renforcement des éléments d'alliage augmente considérablement sa résistance à la traction par rapport à l'acier normal. Actuellement, l'acier haute résistance est principalement utilisé dans les composants de sécurité automobile, les châssis et les structures de carrosserie.
2. Alliage d'Aluminium
L'aluminium est le principal concurrent de l'acier dans l'application de carrosserie automobile. Le principal avantage des alliages d'aluminium par rapport à l'acier réside dans leur capacité supérieure de formage par extrusion, permettant une réduction de poids d'environ 50% lors du remplacement des panneaux de carrosserie en acier par des panneaux en alliage d'aluminium. Actuellement, de nombreux fabricants automobiles démontrent le potentiel d'application des alliages d'aluminium dans l'allègement automobile grâce au développement de concept-cars à forte teneur en aluminium. Dans l'industrie automobile, environ 80% des alliages d'aluminium sont utilisés pour les composants moulés sous pression, principalement dans des domaines tels que les moteurs, les roues et autres pièces.
3. Alliage de Magnésium
Le magnésium est plus léger que l'aluminium, avec une densité ne représentant que 2/3 de celle de l'aluminium. Les matériaux en alliage de magnésium utilisés dans les automobiles sont principalement des alliages de magnésium moulés, représentant plus de 90% du magnésium utilisé dans les automobiles. Bien que la proportion d'alliages de magnésium dans les matériaux automobiles actuels soit inférieure à 1%, l'application des alliages de magnésium attire l'attention des principaux fabricants automobiles du monde entier, motivés par les efforts d'allègement. Prenons les États-Unis comme exemple, la quantité d'alliage de magnésium utilisée dans certains modèles de véhicules varie de 5,8 à 26,3 kg par véhicule. En Europe, la quantité d'alliage de magnésium utilisée est la deuxième après l'Amérique du Nord, certains modèles de véhicules utilisant 9,3 à 20,3 kg d'alliage de magnésium par véhicule.
La figure montre la Lamborghini Gallardo LP 570-4 SuperLeggera, qui utilise largement des matériaux en fibre de carbone dans sa carrosserie et son intérieur. C'est la plus légère parmi les modèles disponibles de Lamborghini.
4. Fibre de Carbone
La fibre de carbone est un matériau composite fibreux avec une teneur en carbone dépassant 90%. Elle possède les caractéristiques inhérentes des matériaux carbonés tout en présentant la douceur et l'usinabilité des fibres textiles. C'est une nouvelle génération de fibre de renforcement. Elle a une résistance supérieure à l'acier et une densité inférieure au titane, ce qui la rend excellente en termes de propriétés électriques, thermiques et mécaniques. Les composites renforcés de fibre de carbone ont une résistance et une rigidité suffisantes, ce qui en fait les matériaux les plus légers pour la fabrication des principaux composants structurels des automobiles, tels que les carrosseries et les châssis. On estime que l'application de matériaux composites en fibre de carbone peut réduire le poids des carrosseries et des châssis automobiles de 40% à 60%.
5. Plastiques Modifiés
Par des méthodes telles que le remplissage, le mélange et le renforcement pour améliorer la résistance au feu, la résistance, la résistance aux chocs, la ténacité et d'autres propriétés, basées sur les plastiques généraux et les plastiques techniques, nous avons obtenu des plastiques modifiés. Actuellement, ils sont principalement utilisés dans les pièces de garniture extérieure, les pièces de garniture intérieure et les composants fonctionnels et structurels dans l'industrie automobile. Les principales variétés de plastiques sont présentées dans le diagramme ci-dessous:
En un coup d'œil : La comparaison des matériaux légers
En termes de réduction de poids, les matériaux actuellement utilisés pour l'allègement automobile montrent une tendance croissante en termes d'efficacité: acier haute résistance, alliage d'aluminium, alliage de magnésium et fibre de carbone. Cependant, du point de vue des coûts, ces matériaux présentent une tendance croissante en termes de coût: acier haute résistance, alliage d'aluminium, alliage de magnésium et fibre de carbone.
La comparaison des différents matériaux légers pour applications automobiles.
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