强化滚塑车身.

DOMAINE TECHNIQUE

[0001] La présente invention concerne la fabrication d'une carrosserie de véhicule à faible empreinte CO2, à faible impact écologique, et comprenant favorablement une ou plusieurs couches de polymère recyclé permettant de la renforcer, et les moyens de fabrication de celle-ci. Ces moyens et les étapes du procédé selon l'invention comprennent le rotomoulage de la couche externe de la carrosserie de préférence en une matière neuve. La présente invention concerne également des méthodes de réalisation permettant d'améliorer les caractéristiques mécaniques de la carrosserie, en utilisant par exemple de la matière issue du recyclage d'une précédente carrosserie de véhicule. TECHNIQUE ANTERIEURE

[0002] Depuis 1938, les véhicules sont réalisés universellement avec des châssis coques acier. Le module de l'acier est très élevé, généralement entre 190 et 220 GPa et le châssis coque une fois assemblé par soudage présente un moment quadratique optimum. Néanmoins, aujourd'hui de nombreuses problématiques se posent.

[0003] Formé à base de coke, la fabrication d'acier dans un haut fourneau génère une énorme quantité de CO2. Durant la transformation de brut d'acier en tôles au laminoir, l'énergie nécessaire et les émissions de CO2 sont également intenses. La tôle est ensuite graissée anticorrosion avant d'être roulée en bobines qui sont transportées par bateau, train et camion. La masse due à la densité de l'acier demande une énergie très importante pour le transport. Une fois arrivées à l'usine, les bobines sont stockées à l'abri des intempéries avant d'être déroulées et dégraissées. L'acier entre sur la ligne de ferrage, en estampage. Le châssis coque est constitué d'environ 350 pièces étampées, chaque pièce nécessitant la réalisation d'un outillage d'ébauche, d'un outillage de semi-finition, et d'un outillage de finition. Un changement de style nécessite un nouvel investissement sur tous ces outillages. La ligne de ferrage nécessite elle aussi un investissement en capex très important (plusieurs milliards de CHF). Finalement, l'empreinte au sol est très importante. Les presses de la ligne de ferrage consomment énormément d'énergie et sont dépendante du réseau d'approvisionnement. Une microcoupure d'électricité a des conséquences très importantes. Le travail de l'acier génère bruit, poussières, vibrations, et l'utilisation de solvants lourds. La pièce étampée est découpée de la feuille de tôle, ce qui en moyenne génère 35% de déchets. Ces déchets de tôles sont transportés aux hauts fourneaux, et ne pourront pas servir à la réalisation de tôle automobile, car elles contiennent du silicium pour être plus facilement déformable plastiquement. L'acier issue des déchets de presse sera refondu et servira donc dans des applications secondaires dégradées.

[0004] Les pièces sont transférées d'une presse à l'autre par des robots car les tôles sont coupantes, sales, et lourdes. Les tôles sont ensuite soudées ensemble par des robots pour arriver au châssis coque. Le châssis est ensuite protégé contre l'oxydation dans un bain cataphorèse. De préférence, quatre couches de protection anti-corrosion sont ensuite appliquées, avant la peinture finale thermodurcissable (non recyclable). Une fois le châssis coque réalisé, l'assemblage des fonctions intérieures lourdes, telles que les sièges et le tableau de bord, nécessite des robots ou une assistance motorisée, l'assemblage manuel du châssis coque étant très difficile du fait des masses et des trajectoires à partir des ouvertures de porte vers l'intérieur du véhicule. Au final, l'énergie utilisée sur la ligne de ferrage est difficilement compatible avec la réalisation d'un véhicule écologique et plus l'automatisation est élevée, plus la génération de CO2 est intense.

[0005] Une autre problématique fondamentale est que la densité de l'acier ne permet pas de construire des véhicules légers cohérents avec une propulsion électrique. L'allègement des structures améliore les performances des véhicules, et permet une consommation d'énergie réduite. Dans le cas d'une motorisation électrique, la légèreté devient de la performance et de l'autonomie en plus. La ligne de ferrage de tôle est bruyante, sale, poussiéreuse, et nécessite une quantité d'énergie très importante. Le capex d'une ligne est très élevé, occupe une surface au sol très importante pour enchaîner en ligne les opérations.

[0006] Les châssis coque en tôle ont en général une épaisseur de 0,8 mm et ces tôles ont le problème majeur de pouvoir être endommagée par la grêle. De plus, la corrosion reste le problème le plus important de l'automobile en acier.

[0007] On connaît le rotomoulage qui est un des premiers procédés de transformation des polymères, généralement utilisé pour réaliser des bacs (comme des réservoirs, des cuves, des vessies de réservoirs à hydrogène etc.), des kayaks, et d'autres pièces de grande dimension. Ces pièces sont peu techniques, ne nécessitent généralement pas d'avoir une résistance mécanique importante et les surfaces sont peu tendues. On utilise du polyéthylène, du polypropylène ou des polyamides qui ont des modules très faibles comparativement à l'acier : par exemple le polyéthylène a un module très faible d'environ 700 MPa.

[0008] Pour réaliser une carrosserie de véhicule, une résistance mécanique importante est requise, notamment au niveau des piliers A, des points d'ancrage des ceintures de sécurité et des portes pour protéger les passagers d'un choc latéral.

[0009] Pour les pièces chargées mécaniquement, comme par exemple les canoé kayaks, des pièces bicouches sont réalisées. Dans cette configuration, la couche extérieure de la paroi (dite "première couche" ou "peau") est de préférence fine et compacte, et la couche intérieure (dite "deuxième couche") rotomoulée peut être également compacte, ou bien moussée suivant les propriétés mécaniques recherchées.

[0010] La fusion des deux couches est effectuée lors de la même opération de chauffage du moule. Si les polymères constituants les deux couches sont compatibles chimiquement, il y a alors accrochage chimique entre les deux couches, cette cohésion étant un élément clef pour la résistance mécanique finale du sandwich réalisé.

[0011] Le moussage de la deuxième couche (couche intérieure) crée une expansion de la matière qui augmente l'épaisseur de paroi, et donc le moment quadratique de la section et la résistance mécanique de la pièce. La mousse ainsi créée possède une masse volumique plus faible que la partie compacte, mais la pièce réalisée avec moussage de la deuxième couche possède une résistance mécanique beaucoup plus importante que celle réalisée en une seule couche. SOMMAIRE DE L'INVENTION ET MODES D'EXECUTION DE CELLE-CI

[0012] Un but de la présente invention est d'améliorer les procédés, méthodes et produits de l'état de la technique notamment pour utiliser la matière recyclée d'une carrosserie usagée pour renforcer une nouvelle fabrication. Nous utiliserons dans la présente demande le terme « Upcycling » pour décrire cette utilisation

[0013] La présente invention permet de pallier l'ensemble des inconvénients mentionnés ci-dessus, en réalisant une carrosserie renforcée par de la matière recyclée issue d'une coque précédemment produite (dite "coque précédente"). Dans des modes d'exécution, la présente invention comprend quatre processus industriels d'augmentation du moment quadratique de la coque, produite par l'utilisation de matière recyclée d'une précédente coque, suivant ainsi les principes dénommés "upcycling" dans l'état de la technique.

[0014] La coque est moulée en une seule pièce, sans déchets à la production puisque toute la matière va intégralement dans le moule et la pièce finie, teintée directement dans la masse, inoxydable, entrant dans l'économie circulaire en circuit court par l'incorporation de polymère recyclé issu d'une précédente coque.

[0015] L'invention intègre la réalisation en rotomoulage d'une couche extérieure (dite "première couche") formée de préférence en matière neuve (mais pouvant incorporer de la matière recyclée), par exemple colorée, et une ou plusieurs couche(s) intérieure(s) de renfort en polymère recyclé (dites "deuxième couche", "troisième couche" etc.). Pour cette/ces couche(s) intérieure(s), on peut faire appel aux méthodes suivantes, décrites comme modes d'exécution non-limitatifs de la présente invention.