Dans un secteur plein d’énergie, la mobilité électrique offre un ticket pour la neutralité carbone

Leur dynastie ne s’arrête plus : de plus en plus de véhicules à entraînement électrique sont commercialisés dans le monde entier, comme un élément primordial pour atteindre les objectifs climatiques de Paris, signés par 195 pays. En effet, en unissant nos forces, la mobilité doit devenir climatiquement neutre d’ici 2050 au plus tard. Pour ce faire, le secteur automobile a dû entreprendre la plus grande restructuration de son histoire, en abandonnant le moteur à combustion au profit d’alternatives telles que les moteurs hybrides rechargeables (PHEV) ou les moteurs électriques à batterie (BEV).

La voiture électrique n’est pas une invention du XXe siècle, et encore moins du XXIe siècle : elle a vu le jour entre 1832 et 1839. C’est à cette époque que l’inventeur écossais Robert Anderson a conçu le premier véhicule électrique à Aberdeen. Le modèle Flocken Elektrowagen est né à Cobourg, en 1888. C’était un carrosse électrique à quatre roues qui est probablement entré dans l’histoire comme la première voiture de tourisme à propulsion électrique au monde. Au début de l’ère des véhicules à moteur, après les voitures à vapeur, mais avant les véhicules à moteur à combustion, les véhicules électriques étaient techniquement supérieurs à leurs concurrents à plusieurs niveaux. Et pourtant, à partir de 1910 environ, avec le développement fulgurant du moteur à combustion, les voitures électriques ont largement disparu du paysage routier et ne sont restées qu’une niche pendant près d’un siècle.

Il a fallu attendre les années 1990 pour que les recherches sur les nouvelles technologies de batteries et les moteurs électriques s’intensifient à nouveau. Les raisons étaient évidentes : la pollution atmosphérique croissante dans les centres urbains, les difficultés d’approvisionnement en pétrole et la nécessité d’atténuer le changement climatique. Et c’est ainsi qu’en 1997, la Toyota Prius fut le premier modèle de grande série à entraînement hybride et donc un véritable pionnier pour d’autres conceptions.

Avec l’arrivée sur le marché du fabricant américain Tesla, la tendance a véritablement pris son envol : dans les années 2000, même les constructeurs établis se sont lancés dans la voiture électrique et ont commencé à réorganiser le marché avec des petites séries, des prototypes, et des modèles largement accessibles. La diversité s’est renforcée, et avec elle, le besoin de procédés de production adaptés aux grandes séries, notamment les outils et les matériaux nécessaires. CERATIZIT, en tant qu’observateur du marché attentif aux tendances et proche partenaire des secteurs clés, pouvait déjà fournir des solutions sophistiquées à cette époque.

Et c’est ainsi que, grâce à des travaux de développement intenses dans le secteur automobile, la proportion de modèles purement électriques ainsi que de modèles hybrides a considérablement augmenté. Ce dernier chiffre a légèrement augmenté d’un pour cent, 69 % des modèles sont des véhicules électriques à entraînement 100 % électrique sur le marché mondial, et cette tendance est à la hausse. Ainsi, au premier semestre 2021, 2,65 millions de véhicules électriques et hybrides rechargeables ont été vendus dans le monde, faisant augmenter leur part de marché de 3 à 6,3 % des ventes totales de toutes les voitures particulières. Par ailleurs, en Europe, les voitures électriques représentent déjà 14 %. Les experts prévoient un volume de 6,4 millions de voitures électriques/hybrides rechargeables dans le monde en 2021, ce qui porterait le parc à un total d’environ 16,4 millions de voitures particulières et de véhicules utilitaires légers à entraînement électrique. 

Parallèlement, la diversité des véhicules à entraînement électrique ou partiellement électrique s’amplifie également. Ainsi, il existe désormais une centaine de modèles produits en grande série, 265 voitures particulières ont été produites en moyenne et petite série en 2018/2019 environ, et ont été commercialisées dans certains pays. En outre, il existe encore approximativement 80 modèles de véhicules spécialement optimisés pour la circulation en ville et qui atteignent une vitesse maximale de 60 km/h.

Un moteur électrique utilise les forces d’attraction et de répulsion des champs magnétiques pour se déplacer. C’est pourquoi le moteur d’une voiture électrique, par exemple, se compose d’un stator, une structure fixe, et d’un rotor qui tourne à l’intérieur. Le champ magnétique dans les deux parties est généré par des bobines parcourues par un courant, puisque l’orientation des champs magnétiques qui se repoussent et s’attirent alternativement change avec le sens du courant. Comment la voiture peut-elle se déplacer ? En inversant plusieurs fois la polarité des bobines au cours d’une rotation du rotor, ce dernier tourne en continu. Dans le cas d’une voiture électrique, le mouvement de rotation permet d’entraîner les roues, elle se déplace alors par l’énergie électrique.

Et là où les véhicules traditionnels ont besoin d’une transmission parfois extrêmement complexe pour doser correctement le couple, la voiture électrique n’en a plus besoin. En effet, les moteurs électriques couvrent une plage de régime beaucoup plus large et permettent d’exploiter le couple maximal, même à l’arrêt. L’embrayage est tout aussi « obsolète ». Au lieu de cela, on installe généralement un réducteur efficace qui se contente d’une seule vitesse et d’un rapport fixe. La marche arrière n’est plus nécessaire ? Évidemment, sauf que la marche arrière séparée n’est plus nécessaire.

• Les recommandations spécifiques au client quant à la nuance de carbure la mieux adaptée permettent d’augmenter la durée de vie, d’accroître la productivité et d’optimiser les processus
• CERATIZIT offre le plus grand choix de nuances de carbure résistantes à la corrosion sur le marché pour un spectre d’utilisation extrêmement large, notamment le poinçonnage, l’estampage, le pliage et le formage
• Les matériaux sont certifiés IATF 16949 pour des processus sûrs et fiables
• La recherche au sein de groupes de travail avec des instituts scientifiques et des partenaires de la mobilité électrique donne accès aux dernières évolutions et tendances
• CERATIZIT possède un département de recherche et développement performant qui développe des solutions clients innovantes, parfaitement adaptées aux défis de la mobilité électrique
• Grâce aux solutions en carbure de tungstène, en céramique ou en matériaux composites carbure-céramique, CERATIZIT offre une grande flexibilité pour toutes les applications.

Même si la proportion de pièces à usiner est moins importante sur les voitures hybrides ou entièrement électriques que sur les voitures traditionnelles, cela ne signifie pas que les autres processus d’usinage sont nécessairement plus faciles à maîtriser. Le carter de moteur électrique à partir d’alliages d’aluminium de différentes compositions se révèle particulièrement pertinent pour les usineurs. Là aussi, les coûts unitaires font l’objet d’une attention croissante et c’est surtout l’alésage du stator, la partie la plus coûteuse, qui impose des exigences élevées à l’outil et à l’arête. Pour les diamètres d’alésage de 200 mm et plus, la réduction du poids des outils joue un rôle essentiel afin de ne pas pousser jusqu’à leurs limites le couple de basculement et de rotation des centres d’usinage utilisés. 

Des solutions innovantes font également la différence au niveau du boîtier du moteur électrique. Ainsi, la fraise à surfacer PCD MaxiMill SEC12 est l’outil idéal pour le secteur automobile dans le cadre de l’usinage de pièces en aluminium ou en métaux non ferreux, dont l’intérieur doit être absolument exempt de copeaux. Avec la construction spéciale des logements de plaquettes et à la topologie des plaquettes de coupe, grâce à la pression du lubrifiant de refroidissement, une aspiration se produit à des vitesses de rotation élevées, permettant d’évacuer quasiment tous les copeaux de la pièce à usiner.

Pour une plus grande longévité et un stockage en toute sécurité, les batteries des véhicules électriques et hybrides sont généralement placées dans des bacs à batterie à parois minces en alliage d’aluminium très résistant, car elles n’ont que « peu de poids » en raison du choix du matériau. Pour rester dans les limites du raisonnable en matière de prix, on favorise des systèmes d’outils durables et innovants, compte tenu de la grande quantité de perçages et de filetages. Il s’agit notamment des systèmes qui peuvent réaliser plusieurs opérations d’usinage en une seule. Pour les longues surfaces d’appui du couvercle du bac de batterie, il n’est pas interdit d’augmenter la vitesse au profit de l’efficacité. Les outils de fraisage HSC et HPC éprouvés établissent posent de nouveaux critères en matière de vitesse.

Qui a dit que la course automobile était forcément synonyme de gros moteurs à combustion et de bruit assourdissant pour atteindre les meilleurs résultats de temps par tour ? La Formula Student, une ligue de course spécialement conçue pour les étudiants et une catégorie de voitures de course 100 % électriques, prouve qu’une alternative est parfaitement possible. La GreenTeam de l’université de Stuttgart est une équipe très performante, qui a positionné son véhicule E0711-11 EVO derrière la ligne de départ pour la saison 2021. 

Une analyse a révélé que les tolérances requises ne pouvaient pas être atteintes avec une solution standard. C’est pourquoi l’équipe a développé une solution sur mesure : un embout fabriqué par fabrication additive avec deux logements pour plaquettes et un amortisseur de vibrations, monté sur un axe en U. « Avec des pièces de plus de 120 mm de diamètre et l’usinage sur une machine à 5 axes avec l’interface HSK63, il était impossible de ne pas réduire la charge sur la broche » explique Tim Haudeck. Le design léger et optimisé par FEM absorbe de manière optimale les forces générées lors de l’usinage et permet un usinage en un seul serrage. Ce travail en valait-il la peine ? Quoi qu’il en soit, l’équipe a remporté deux des quatre courses de la saison passée et est arrivée une fois en deuxième position, notamment grâce au soutien de CERATIZIT.

La durabilité est un concept bien ancré dans l’ADN de CERATIZIT. Ne serait-ce que pour cette raison, nous sommes au premier plan lorsqu’il s’agit de promouvoir et d’établir à long terme des technologies respectueuses des ressources. Et nous le savons, ceux qui souhaitent désormais rester mobiles en bonne conscience ne peuvent se priver de la mobilité électrique. En ce qui concerne l’autonomie des voitures 100 % électriques ou le développement à grande échelle de l’infrastructure de recharge, les progrès ne s’arrêtent pas. Afin de pouvoir donner les impulsions nécessaires, nous réalisons nous-mêmes des recherches chez CERATIZIT, ou travaillons en permanence avec des partenaires technologiques et des clients sur de nouveaux concepts, pour un avenir mobile neutre en CO2. Pour cela, il s’agit d’ouvrir la voie vers des perspectives nouvelles et durables vers des solutions compétitives, de développer et de mettre en œuvre les technologies les plus récentes et de promouvoir efficacement les tendances révolutionnaires. Cela comprend également des services numériques comme ToolScope, l’outil de surveillance efficace de CERATIZIT, pour un usinage sûr des processus. Et ainsi, en unissant nos forces, nous parviendrons à atteindre les objectifs climatiques que nous nous sommes fixés et à préserver notre planète pour les générations futures.