Électrification

L'électrification bouleverse la chaîne d'approvisionnement des pièces automobiles, obligeant les entreprises de produits en caoutchouc à ajouter de nouvelles capacités à leurs domaines d'expertise établis en science et technologie des matériaux.

En particulier, les véhicules électriques utiliseront beaucoup moins de composants, car les logiciels et les dispositifs à semi-conducteurs remplacent les pièces mécaniques traditionnellement utilisées dans les systèmes de transmission et de manutention de puissance. Ces développements préoccupent considérablement les fournisseurs de matériaux et de produits en caoutchouc basés sur la large gamme de polymères de base et de spécialité.

La pression pour répondre à ces tendances est forte : Claus Moehlenkamp, ​​PDG de Freudenberg Sealing Technologies, estime par exemple que FST pourrait perdre 70 % des ventes automobiles s'il ne s'adapte pas en conséquence.

"Tout fournisseur qui se concentre fortement sur les systèmes de transmission dérivés du moteur à combustion interne est à risque et sera mis au défi à long terme", a déclaré Moehlenkamp lors d'une récente présentation.

Cela dit, il s'attend à ce que les moteurs à combustion interne restent cruciaux à court terme, d'autant plus que les ventes d'hybrides rechargeables avec groupe motopropulseur électrique et moteurs à combustion interne augmentent. FST a passé des années à développer des composants qui répondent à certains des défis ICE les plus difficiles de l'industrie automobile, avec des développements tels que des joints et des joints sans frottement.

"Ces solutions doivent maintenant être réorientées pour relever également les défis uniques des systèmes alimentés par batterie et à pile à combustible", a déclaré Moehlenkamp. "Les technologies d'étanchéité qui réduisent la friction, augmentent la puissance et l'efficacité et répondent aux exigences de conception légère et compacte, par exemple, seront tout aussi importantes à l'ère de la nouvelle mobilité", a-t-il déclaré.

FST, a ajouté Moehlenkamp, ​​introduit des "solutions d'étanchéité uniques" pour répondre à la gestion thermique, aux normes de sécurité plus élevées, au transfert électrique, au blindage électromagnétique et à une durée de vie plus longue, entre autres tendances.

Point de basculement

L'émergence des véhicules électriques et des véhicules hybrides contribue à une forte croissance de la demande de câbles et de connecteurs électriques, estime Hans Peter Wolf, responsable de la recherche et du développement pour le caoutchouc de silicone chez Dow Silicones Deutschland GmbH.

La demande de systèmes électroniques automobiles devrait augmenter d'environ 16 % par an, selon Wolf, qui s'attend à ce que les véhicules électriques/hybrides représentent un tiers de la production automobile d'ici 2025.

"Et, là où dans le passé vous aviez environ 20 à 40 connecteurs électriques sur un véhicule, il y a maintenant 2 000 à 4 000 de ces pièces en caoutchouc, et cela augmente", a déclaré Wolf dans une interview au DKT 2018 à Nuremberg, en Allemagne.

À titre d'exemple, Wolf a cité comment le nombre de connecteurs de câbles était passé de 45 dans la VW Beatle à plus de 2 100 dans une voiture plus moderne en 2011, une tendance qui s'est encore accélérée ces dernières années.

Bien qu'il s'agisse de petites pièces en caoutchouc, il a déclaré qu'elles étaient produites par millions, entraînant une "énorme augmentation" de la demande en volume de matériaux en caoutchouc de silicone.

De même, Thomas Koeppl, chef de produit du groupe, Hexpol TPE GmbH a noté une demande croissante d'élastomères thermoplastiques en raison du changement radical de la quantité de câblage requise par l'électrification des véhicules.

Dans ce domaine d'application, a-t-il déclaré, les TPE sont principalement utilisés dans le revêtement ou l'isolation interne des câbles, en particulier ceux nécessitant des propriétés de résistance à la flexion optimales.

En plus des exigences, telles que la résistance à la chaleur et aux milieux agressifs, tous les matériaux de câblage doivent répondre à des normes et spécifications strictes en matière d'ignifugation et de génération de fumée, idéalement en utilisant des retardateurs de flamme sans halogène.

Les batteries peuvent présenter un risque d'incendie important, a déclaré Koeppl, notant que Hexpol a développé des composés spéciaux ignifuges pour les pièces moulées par injection, telles que les joints et les œillets.

Une autre exigence matérielle dans les véhicules électriques concerne la conductivité et les propriétés antistatiques dans des applications telles que les écrans tactiles, les systèmes d'affichage et les pièces de gestion des câbles. Pour ces applications, le responsable d'Hexpol a pointé la disponibilité de TPE de résistance comprise entre 10 puissance3 et 10 puissance8 ohms.

Bruit et vibration

Dans une autre présentation au DKT 2018, Florian Luebke de ContiTech a noté comment "les véhicules électriques présentent de nouveaux défis pour le support moteur, en partie parce que le moteur génère des excitations à des fréquences plus élevées".

Des travaux sont donc en cours pour optimiser les caractéristiques haute fréquence des véhicules à moteur électrique, y compris les caractéristiques de conception et les matériaux d'amortissement utilisés, a déclaré Luebke.

Les concepteurs, a-t-il ajouté, doivent également tenir compte de la perception du bruit par les occupants du véhicule, y compris les sons aériens à haute fréquence et l'absence de bruits qui se chevauchent dans les véhicules ICE.

Comme un moteur électrique fonctionne la plupart du temps en silence, d'autres bruits deviennent plus apparents, en particulier dans l'habitacle. Les constructeurs automobiles, a déclaré Luebke, recherchent donc des matériaux et des pièces d'intérieur aux propriétés d'insonorisation optimisées.

"Les constructeurs automobiles", a-t-il déclaré, "recherchent des options afin d'optimiser le bruit de structure. Continental peut apporter une contribution significative avec ses systèmes de montage de moteur et les composants correspondants."

Les défis liés aux solutions de montage anti-vibration en caoutchouc pour les véhicules électriques ont également fait l'objet d'une présentation par Rob Wardrop de DTR VMS lors d'une récente conférence IoM3 Rubber in Engineering Group.

Les problèmes incluent la gestion de l'application de couples élevés dans les véhicules et la réduction de la transmission du bruit à haute fréquence, a-t-il déclaré lors de la réunion RIEG Elastomers in Transport, qui s'est tenue le 29 juin à l'Université de Warwick en Angleterre.

"Le besoin d'une application très rapide d'un couple élevé peut entraîner des entrées de 'basculement/basculement' dans le reste du véhicule si l'amortissement de limitation de déplacement n'est pas équilibré sur les supports", a déclaré Wardrop.

DTR VMS utilise la modélisation mathématique pour définir les exigences de progression des supports individuels afin de contrôler le confinement de l'application de couple.

Le moulage à deux coups, a ajouté Wardrop, peut être utilisé pour fournir différents composés de caoutchouc dans différentes parties d'une monture.

Par exemple, a-t-il dit, "le caoutchouc fournissant une limitation de déplacement peut avoir des propriétés distinctes de la section de déplacement linéaire offrant des capacités de réglage supplémentaires dans une enveloppe de package limitée".

Pour lutter contre la transmission du bruit à haute fréquence, Wardrop a ensuite décrit comment une combinaison de tests à haute fréquence et d'études FEA peut être utilisée pour développer des géométries de caoutchouc qui incorporent des éléments qui perturbent les modes de résonance de la section de travail principale du caoutchouc. Cela réduit l'amplification de la transmission des vibrations qui se produirait autrement lorsque le système passerait par ces fréquences.

De plus, des systèmes d'isolation double peuvent être utilisés pour fournir une isolation améliorée à des fréquences supérieures à la fréquence de résonance de la masse inertielle.

"Comme les moteurs électriques traversent très rapidement la gamme des basses fréquences, l'effet négatif potentiel de l'excitation de cette masse est minime", a déclaré Wardrop.

DTR VMS travaille avec un certain nombre de supports de développement OEM pour véhicules électriques dont la commercialisation est prévue à partir de 2021.

Demande d'adhésif

Frost & Sullivan, quant à lui, prévoit une demande accrue d'adhésifs et de produits d'étanchéité pour automobiles, tels que les adhésifs de sécurité contre les collisions, les insonorisants à application liquide et les silicones résistant aux hautes températures.

Dans une étude, F&S prévoit une augmentation de l'adoption des véhicules électriques entraînant une adoption accrue de ces produits pour la consolidation des pièces et l'utilisation de matériaux légers pour compenser les batteries lourdes.

"Des opportunités émergent en raison d'un besoin croissant de coller des substrats dissemblables, des problèmes de sécurité accrus et de l'accent mis par les équipementiers sur l'amélioration de l'apparence esthétique", a déclaré Leonidas Dokos, responsable de l'unité commerciale, produits chimiques et matériaux, EIA chez F&S.

Il a également souligné la nécessité pour les fabricants "de développer des adhésifs et des produits d'étanchéité avancés qui offrent des performances supérieures par rapport aux matériaux en silicone actuellement utilisés dans les composants de moteur et de transmission, et avec des substrats huileux".

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