(20151103 Pres mat days V4 [Mode de compatibilité]) · Faurecia use only – Do not copy. 3 Un des...

Solutions d’allègement dans les applications automobiles extérieures

au travers des solutions matières, process et design.

MP Buron - FAE

Mat Days, 05/11/2015

Agenda

Mat Days - Strasbourg – 05/11/2015 2

� Présentation de Faurecia Automotive Exteriors

� Allègement : une nécessité liée aux réglementations

� Mise en place des solutions Matériaux /Process/design adaptées à

chaque application extérieure :

� Pièces extérieures

� Hayon TP

� Planchers

� Challenges et perspectives

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Un des plus grands équipementiers automobiles mondiaux

#1 mondial des mécanismes et structures de sièges

#3 mondial des sièges complets

Faurecia Automotive Seating

Faurecia Interior Systems

#1 mondial de l'intérieur véhicule

Faurecia Emission Control Technologies

#1 mondial des systems de control des emissions

#1 en Europe des pièces de carrosserie plastique

Faurecia Automotive Exteriors

• Un porte feuille client diversifié : 2014

Mat Days - Strasbourg – 05/11/2015

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Faurecia Automotive Exteriors : #1 en Europe pour les pièces plastiques extérieures


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Camions Mass market Véhicules Sports & Luxe

PIECES

STRUCTURELLES

PIECES SEMI-

STRUCTURELLES

CLASS - A

Carbone peint ou visible

Crash ou Grande Rigidité

Non peint Peint

Peint

Carbone

visible

Non peint

Peint

Applications

Pro

du

its

Interface caisse & Structure

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Faurecia Automotive CompositesPresence sur 9 Segments du Marché des Composites


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Applications extérieures

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� Hayon TP

� Planchers

� Challenge et perspectives


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Allègement : une nécessité liée à la règlementation C02

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� Une tendance mondiale de la régulation des émissions

� Engagement de l’UE de diminuer les émissions de gaz à effet de

serre, notamment dans les transports (directive européenne

CE/443/2009)

� La réglementation fixe à 95 g/km l’émission moyenne des voitures

à l’horizon 2020.

� A partir de 2019, une pénalité de 95€ par g/km de CO2

supplémentaire émis

� Objectifs de réduction de masse des véhicules chez les

constructeurs

� Réduire le poids réduit la consommation et les émissions

Positionnement des contructeurs émission/Poids 2015


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� Hayon TP

� Planchers

� Challenges et perspectives


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Allègement des pièces extérieures

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� Axes Matieres / Process / Design

PC densité réduite

Épaisseurs finesFluidité matière

Renfort TD HPerfo

P/E developments& mix

Renfort TD HPerfo

Process (foaming, …)

Pare-chocs, portescapot, hayon

Pièces carbone visible

Process RTM

Tissus Carbone

ABS/PCP/E-TD30

RigiditéDimensionnel et

‘tendu’Densité

Spoiler


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Evolution dans l’allègement des hayonsM

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Des

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Générations véhicules

GMT ½ struct, peau plastique, verre

MB A-class, Nissan Murano, Infinity, VOLVO V70

LFT ½ struct non optimizée, peau TPlastique,

verre, inserts métalNissan rogue / Ford kuga / PSA 308/308SW/BMW i3 / Renault

Clio / Smart top

LFT ½ struct optimisée,

Peau TPlastique, verreSubaru R1

LFT ½ struct optimisée, peau TPlastique

et vitre TP.SABIC’s concept

METAL SMC ½ struct., peau TPlastique , verreSkoda Roadster R231, Smart, JLR Evoque, Volvo S80,

Renault

GEN I

GEN II

*GMT: glass mat thermoplastic (TRE); LFT : long fiber technology

(Source : Sabic)


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Solution hayon tout plastique

Inner structure: PP-GF External panels: PP-TD

Thermoplastic structure

Inner side

Outside

Standard: Steel

design


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Pièce de ½ structurePièce de ½ structure

Pièce de½ structure

SMC

-18 %

Epaisseur: 3 mm

Capex ++

Tp cycle 1,5 - 2mn

TP + acier

-20 %

Epaisseur: 3 mm

+

1 - 1,5 mn

TP + CFRT

-25 %

Epaisseur: 3 mm

+

1 - 1,5 mn

Exemple de pièce ½ structurelle :Hayon

Allègement


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Matériaux Composites de renfort : ½ produits et Produits finis

Glass strand matof short fibers

GMT-TRE flancs(PP-LGF)

Chopped fibers

Fibres coupées(for TS* or TP)

SMC flancs (TS*:polyester-LFG)

Pultrusion avec PP

extrusion

CompoundsPP, PA-SGF

Polymer matrix

Glass filaments

Compounds PP-LGF

CFRT Renforts 2D and 3DCFRT Renforts 2D and 3D


* TS: thermosets

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CFRT thermo-Stamping + surmoulage Process description

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Chauffage IR du CFRT (à proximité du moule)

Thermoformage

Transfer dans l’outil: chauffage au transfert

Cycle du Process

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Surmoulage

Prise du CFRT par le préhenseur

1

Prise de la pièce par un robot

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Conformation

Finalisation & contrôle


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Définition de concept et méthodologie de simulation

Title - Place - Date 15

Tests physiques Phase numérique

Niveau échantillon

Sous-ensemble

Matériaux Composite : loi visco-elasto-plastique avec endommagement

Loi Matière Identification à partir de spécimens

Niveau Composant

Tests physiques sur sous-système (poutre, etc…) and corrélation numérique

Comportement à l’endommagement

Static & crash, temperature & speed

M3

Corrélation physique & numérique sur sous-système représentatif: moule “école”

M2

Product performanceProcess performance (moulage & assemblage)

M1

Identification de la Loi Matière et corrélation sur élément de sous-ensemble.

Simulation de l’assemblage. Process de corrélation fait au niveau du composant.

Niveau Véhicule

Corrélation physique & numérique représentative véh icule (pièce prototype grandeur nature)

Performance “Produit /process” sur véhicule


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Exemple de pièce de structure :Plancher arrière

SMC 60% GF TP PA-CFRT

- 30 %- 30 %

RTM : fibres de

carbone courtes

+ Epoxy (DFP process)

- 56 %

PA GF 60

-16 %

Epaisseur: 3 mm Epaisseur: 2,5 mm Epaisseur: 2 mm

Référence : AcierRéférence : Acier

Epaisseur: 1,5 mm

Capex ++ ++++

Tp cycle 1mn 1-2 mn1,5-2 mn 3 mn => 2mn

Allègement

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Procédé SMC “sheet moulding compound”

Des propriétés liées à sa structure

• CLTE similaire aux métaux• Isolant électrique • Résistant à la flamme• Vinyl ester

La réaction de réticulation

crée des liaisons covalentes

donnant certains avantages par rapport au

TP

• Endurance sous contrainte• Résistant à la T°,• Résistance rupture fluage• Retrait faible proche 0

140-160°C, 50-100bar, 1min30-2min

Pièce avec 10 à

60%masse de fibres

Pre-UnsaturatedPolyester

+ Styrene

(démarre avec peroxide)

Radical

copolymerizationUnsaturated

Polyester

SMC Produit semi-fini

� Le SMC est employé en thermo-compression pour des volumes de production

importants de pièces assez complexes.

• Densité • RecyclabilitéMat Days - Strasbourg – 05/11/2015

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Procédé RTM avec Epoxy

• Resistance rupture fluage• Retrait faible proche 0

• Process flexible• Endurance sous contrainte• Resistant à la T°

• Fast Cure : 2mn30 objective

Pièce avec

jusqu’à 60%masse

de renfort

Bisphenol A diglycidyl ether

Diaminehardener

ReticulationPoly epoxyde

Resin injection (1-4bars)30-40°C

Reinforcement

Mixing head

+

dfp

Tool 140°C

Resine Catalyst

� Le RTM est employé pour des productions faibles (<10000p/an) de grandes pièces assez

planes.

La réaction de réticulation

crée des liaisons covalentes

donnant certains avantages par rapport au TP


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Source : BASF

Mold

Future technologieT-RTM “Thermoplastic Resine Transfer moulding”

Anionic polymerization150°C – 2 min.

• Performances mécaniques en dynamique

• Résistance à l’impact

• Assemblage: soudage

Avantages d’une résine thermoplastique

• Stabilité thermique (e-coating)

• Retrait

• Fluage, viellissement

Limites Potentielles

• Recyclable

• Cout = PA6

• Densité

dfp

Reactive mix

110°C

GF – CF fabrics50%vol (60-70%wt)

150°C

� Le T-RTM est basé sur la polymérisation du caprolactame thermoplastique, en employant un

process proche du RTM thermodur.

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Composite TP

injecté,

T-RTM

+ renforts

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Technologies composites - prévisionsChoix des technologies en fonction des volumes à produire

Volumes faibles10 000 v/y

Volumes moyens100 000 v/y

Mass Market Volumes de Production(veh/an)

Pre

preg

de

Car

bone

RTMverre

RTMcarbone

SMC verre

(<30%verre, fb courtes)

Thermodurs Thermoplastiques

HybrideThermoplastiqueInjection / SMC

verre Tout thermoplastique

injecté

Performances Mécaniques

PIECE

STRUCTURELLE

Crash

Haute Rigidité

PIECE

1/2

STRUTURELLE

Body and structure interface

Pièces de

carbone visible

Tubes

Cabines de camion

Ressorts à lames

Hayon

� Compte tenu des volumes à produire, un producteur ne peut avoir qu’une technologie� Un producteur ne peut couvrir tous les marchés

SMC carbone H-Perfo

SMC verre H-Perfo

(>56%verre, tissu/f.courtes)

Planchers


Ouvrant de

coffre, Hayon

Bac de roue de

secours

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� Hayon TP

� Planchers

� Challenge et perspectives


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� 3 leviers techniques pour réduire la masse

Challenges et perspectives

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Diminution

d’épaisseur pièce

Conception pièce

adaptée aux

Matériaux/Process

La diminution de

densité

: Renforts et interfaces plus performants

Matériaux + performants :

Métaux : Aciers haute résistance, Aluminium

Plastiques: Renforts et interfaces plus performants

(talc, verre, carbone, FNat)

Renforts continus (tissus, tapes)

La diminution de

surface pièce

Travail sur la

conception pièce

L’augmentation des

performances mécaniques

Allègement Allègement

pièce

Remplacement

des métaux


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Challenges et perspectives

� Le challenge technique porte maintenant sur:

- le matériau et sa chaine de la valeur,

- les procédés de transformation et d‘assemblage,

- un design adapté au Matériaux/Process, sa fonctionnalisation.

L’allègement est valorisé

à ≈ 5-6€ par kg gagné

auprès des OEM.


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