L'assemblage composite améliore les performances de l'hybride électrique Polestar 1

Étude de cas

Projet

Combiner plusieurs matériaux pour créer des carrosseries de véhicules à la fois légères et résistantes, dotées d'un design distinctif, peut s'avérer complexe. C'est précisément l'objectif que s'est fixé Polestar, la nouvelle marque de véhicules électriques hautes performances de Volvo, avec son premier modèle innovant : la Polestar 1, hybride électrique hautes performances.

Le nouveau véhicule est doté d'une partie supérieure en plastique renforcé de fibres de carbone (PRFC) et en composite d'acier — la fibre Kevlar® peut être jusqu'à 10 fois plus résistante que l'acier* à poids égal. — ce qui permet une réduction de poids essentielle à une meilleure consommation de carburant et à des performances accrues de la batterie. Le PRFC (polymère renforcé de fibres de carbone) confère également une plus grande rigidité à la carrosserie, améliorant ainsi la maniabilité, un atout indispensable sur le segment des véhicules performants.

Cependant, le collage des matériaux composites peut s'avérer complexe. C'est pourquoi Polestar s'est tourné vers DuPont, qui a mis à profit son expertise en la matière.

Défis

Les ingénieurs de Polestar avaient besoin d'un adhésif permettant de réduire considérablement le poids et le bruit du véhicule, tout en le protégeant de la corrosion. Il était également essentiel de préserver la flexibilité de conception tout en atteignant les objectifs fixés en matière de fabrication, de performance et de durabilité.

Les véhicules Polestar ont été prototypés en Suède et fabriqués en Chine dans des délais de lancement très serrés. DuPont devait concevoir le produit adéquat et faire preuve d'agilité et d'efficacité pour le commercialiser.

Les caractéristiques de conception des composants composites en PRFC et en acier qui constituent la structure de la carrosserie ont engendré des défauts de collage dus aux tolérances variables des pièces. Le matériau de collage comble efficacement ces défauts grâce à un équipement d'application manuel ou robotisé, dont la résistance à la polymérisation et à la manipulation est optimisée pour l'environnement d'assemblage de Polestar.

Solution

Pour Polestar, l'adhésif de collage composite BETAFORCE™ 9050L de DuPont a été le matériau de choix pour coller les panneaux CFRP aux composites en acier.

Le soutien apporté au projet lors de la fabrication des premiers prototypes en Suède a été déterminant pour sa réussite. De même, la mise au point d'un procédé de polymérisation thermique sur mesure dans les laboratoires DuPont en Suisse a permis d'obtenir une formulation à durcissement accéléré par la chaleur, essentielle pour atteindre la résistance à la manipulation requise dans un délai de production très court.

Les experts en développement d'applications de DuPont ont également contribué à définir les paramètres de largeur de collage et se sont associés à Atlas Copco pour déterminer la position idéale du cordon d'adhésif sur la carrosserie. Ceci a permis de garantir un assemblage correct lors des phases de polymérisation, de manipulation et de montage.

Résultats

Pour assurer le bon déroulement du projet et garantir des résultats optimaux, le personnel de DuPont a été impliqué dès le début. Notre équipe a apporté son aide sur site pour la mise en service de la station de pompage des matériaux, la formation des opérateurs et d'autres aspects du processus, notamment le prétraitement adéquat du PRFC avant l'application de l'adhésif.

« L’utilisation d’une structure composite acier-CFRP, collée avec des adhésifs DuPont, a permis de réduire le poids du véhicule de 300 kg, tout en respectant les normes élevées en matière de réduction du bruit et de protection contre la corrosion », a déclaré le Dr Andreas Lutz, directeur R&D Adhésifs chez DuPont. « Avec 50 mètres d’adhésif utilisés sur chaque véhicule, nous sommes fiers du rôle important que nous avons joué dans le déploiement de cette plateforme innovante et prometteuse pour véhicules électriques hautes performances. »

Pourquoi choisir BETAFORCE™ ?

Conçus pour un collage haute performance dans les véhicules multi-matériaux légers, les adhésifs de collage composites BETAFORCE™ de DuPont :

Permettre la réduction de l'épaisseur des parois
Permettre l'optimisation des substrats et de la structure des joints adhésifs
Rigidité torsionnelle stable sur les plages de temps de fonctionnement permettant une gestion efficace du coefficient de dilatation thermique différentiel (CLTE), même sur de longues lignes de collage.
Permet de réduire les délais de traitement et de réaliser d'importantes économies d'investissement grâce à des capacités d'accélération très rapides.
Réduction de la complexité du processus grâce à des performances sans apprêt
Créer une barrière anticorrosion entre des matériaux dissemblables
Réduisez le bruit, les vibrations et les secousses tout en améliorant la résistance aux chocs.
Présentent un large éventail de propriétés mécaniques et de produits
Présentent une très bonne stabilité des billes lors de l'application

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*Les résultats peuvent varier car il existe plusieurs types d'acier avec des résistances à la traction différentes et plusieurs types de fil Kevlar® avec des résistances à la traction différentes.

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